Научный журнал
Научное обозрение. Биологические науки
ISSN 2500-3399
ПИ №ФС77-57454

ВЛИЯНИЕ ПОЛИВОВ МИНЕРАЛИЗОВАННЫМИ ВОДАМИ НА СОЛЕВОЙ БАЛАНС ОРОШАЕМЫХ ЛУГОВЫХ САЗОВЫХ ПОЧВ

Юлдашев Г.Ю. 1 Дармонов Д.Ё. 1
1 Ферганский государственный университет
В работе приведены результаты трехлетнего воздействия коллекторно-дренажными водами на солевой баланс орошаемых луговых сазовых почв Центральной Ферганы. Показано, что в течение трех лет почвы были засолены в пределах среднезасоленных почв. Кроме того, в профиле обнаруживается арзык-шоховые горизонты и мелкие кристаллы гипса и карбонатов в средней части. Также отмечается средняя степень засоления этих почв. Характер засоления – хлоридно-сульфатного и сульфатного типа. В агрофизических свойствах почв произошли несущественные изменения в объемном весе почв, где небольшое снижение показателя наблюдается в пахотных горизонтах вариантов при поливах минерализованными водами. Результаты анализа водной вытяжки позволили установить изменения степени засоления и качественного состава водорастворимых солей по профилю изученных почв в пользу вариантов с применением для поливов минерализованных вод. Орошаемые луговые сазовые почвы после трехлетнего полива арычными и минерализованными водами остались в группе среднезасоленных почв начиная с подпахотных горизонтов, а пахотные горизонты остались слабозасоленными. При этом наблюдается резкий рост плотного остатка в варианте с применением дренажных вод, где весной «ПО» составил 0,554 %, а осенью 2018 стало 1,004 % в пахотном слое. Далее отмечается резкий рост этого показателя до 1,6 %, в вариантах 3, 4 аккумуляция солей наблюдается, но менее напряженно по сравнению с 2-м вариантом.
коллекторно-дренажные
минерализованные воды
орошение
среднезасоленные
сухой остаток
сернокислые
аккумуляция
баланс
1. Мгеладзе В.С. Повторное использование коллекторно-дренажных вод в мелиоративных системах: автореф. дис. … канд. тех. наук. Москва, 1992. 21 с.
2. Мачигин Б.П., Протасов П.В., Тюрина И.В. Методы агрохимических, агрофизических и микробиологических исследований в поливных хлопковых районах. Ташкент, 1963. 439 с.
3. Юлдашев Г., Зокирова С., Исагалиев М. Мелиорация почв. (на узб.). Ташкент, 2014. 104 с.
4. Алешина Н.И., Макарычев С.В. Использование сточных вод для повышения урожайности сена многолетних трав и сохранения плодородия черноземов Алтая. М.-Т., 2019. С. 112–115.
5. Безднина С.Я. Научные основы оценки качества воды для орошения. Рязань: Изд-во РГАТУ, 2013. 171 с.
6. Мелиорация земель. Учебник (ред. Голованов А.Н.). М.: Колос, 2011. 824 с.
7. Исаев С.Х. Научно-практические основы полива хлопчатника и зерновых методом субирригации. Ташкент, 2015. 167 с.
8. Абдуллаев С.А., Намозов Х. Гидрология и мелиорации почв. Ташкент, 2018. С. 37.
9. Чембарисов Э.И., Махмудов И.Э., Лесник Т.Ю., Вахидов Ю.С., Долидудко А.И. Минерализация и гидрохимический режим рек среднего течения р. Сырдарья. М.-Т.: 2019, С. 241–249.
10. Исаков В.Ю. Засоленные почвы Ферганской долины // Вестник Туранской академии наук. 2016. № 4. С. 18–21.
11. Рахимов А.А., Тожибоева Б.Р. Изменение качественного и количественного состава солей луговых солончаков за шестьдесят лет // Современные проблемы почвоведение и земледелие: сборник материалов республиканской научной конференции. 2019. С. 51–53.

Ежегодно в мире образуется порядка 300 км3 коллекторно-дренажных вод, в том числе в СНГ – 90 км3, в США – 30 км3, они наносят большой ущерб природе и экономике стран мира [1].

По мере развития орошаемого земледелия в Узбекистане растет сток коллекторно-дренажных вод, объем которых достигает 36–38 км3 в год, из них около 13,5–15,5 км3 ежегодно образуется в бассейне Сырдарьи. Удельный объем дренажного стока, формирующийся на территории Ферганской области, составляет 8,3 тыс. м3/га, а по бассейну Амударьи – от 3,4 тыс. м3/га до 12,7 тыс. м3/га. Поэтому очень важны и актуальны исследование химических и геохимических характеристик коллекторно-дренажных вод и их использование для поливов сельскохозяйственных культур на месте их образования. На сегодняшний день в мировом масштабе приоритетное внимание уделяется исследованиям данного направления, в том числе изучению закономерностей формирования и химического состава, оценке эколого-мелиоративного состояния коллекторно-дренажных вод. Также особое значение придается влиянию минерализованных вод, изучению влияния динамики, аккумуляции и миграции водорастворимых солей.

Целями исследования являются определение направленности процессов почвообразования под влиянием поливов пшеницы минерализованными дренажными водами на орошаемых луговых сазовых среднесуглинистых почвах, а также и коллекторно-дренажными, смешанными водами различной минерализации; определение урожайности пшеницы; вопросы охраны и экономии речных водных ресурсов и других компонентов экосистемы от антропогенного загрязнения.

Материалы и методы исследования

В качестве объекта исследования в 2012 г. выбраны орошаемые луговые сазовые среднесуглинистые почвы, распространенные на территории Кувинского района на границе пустынь и сероземного пояса Ферганской области.

Для посева выбраны сорта пшеницы «Половчанка» и «Андижан-1». Поливные воды – речные, коллекторные из коллектора Агроном, дренажные, которые образуются на месте, и смешанные. Объект с 3 сторон ограничен дренами открытого типа, с севера – коллектором Агроном. Общая площадь составляет 11,5 гектара.

В целях исследований влияния поливов минерализованными водами на свойства среднесуглинистых луговых почв нами в 2015 и в 2018 гг. проведены полевые опыты с 3 повторами и 4 вариантами в одном ярусе. Площадь каждого варианта составляет 114 м2, учетная площадь 112 м2. Опыты проведены согласно «Методике полевых опытов». Агрохимические и агрофизические исследования проведены на основе методических указаний, «Методов агрохимических, агрофизических и микробиологических исследований почв в поливных хлопковых районах» [2].

Статистическая обработка проведена на ЭВМ согласно методике Юлдашева и др. [3]. рисунки, и некоторые математические разработки по программам Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждение

Нами весной и осенью 2015 и 2018 гг. были взяты образцы почв следующего объекта и вариантов полевых опытов.

Вариант 1. Поливы арычной водой нормой 800 м3/га.

Вариант 2. Поливы дренажной водой нормой 800 м3/га.

Вариант 3. Поливы из коллектора Агроном нормой 800 м3/га.

Вариант 4. Поливы смешанной водой нормой 800 м3/га.

Во всех вариантах опыта посеяна пшеница сорта «Половчанка» 3 года подряд. Фенологические наблюдения проведены согласно методике [2]. Во всех вариантах в соответствии с программой брались образцы пахотного и подпахотного горизонтов далее по генетическим горизонтам до уровня грунтовых вод. Кроме того, были взяты пробы арычной и грунтовой, дренажной, коллекторно-дренажной воды во время поливов. В мелиоративной практике минерализованные воды оцениваются в г/л как: пресные < 1; солоноватые 1–5; слабосоленые 5–10; соленые 10–30; сильносоленые 30–80; рассол > 80. Минерализация как дренажных, так и коллекторно-дренажных, смешанных вод, использованных для поливов, колеблется в интервале 2,85–4,80 г/л. (табл. 1.) Они являются опасными с точки зрения засоления почв и относятся к группе «солоноватые», минерализация которых оценивается как ниже 5 г/л.

Таблица 1

Средний химический состав поливных вод, г/л

Воды

ПО*

НСО3ʹ

Clʹ

SO4ʺ

Ca++

Mg++

K+

Na+

2016 г.

               

Арычные

Дренажные

Коллекторные

Смешанные

0,925

4,210

2,850

3,501

0,066

0,252

0,220

0,230

0,09

0,220

0,120

0,150

0,555

1,550

1,305

1,438

0,115

0,275

0,258

0,265

0,058

0,240

0,165

0,201

0,031

0,090

0,071

0,80

0,041

0,141

0,131

0,135

2017 г.

               

Арычные

Дренажные

Коллекторные

Смешанные

1,105

4,800

3,420

2,810

0,072

0,261

0,240

0,220

0,08

0,230

0,180

0,140

0,630

1,624

1,458

1,544

0,120

0,285

0,310

0,265

0,068

0,250

0,170

0,211

0,035

0,085

0,070

0,072

0,051

0,162

0,184

0,152

2018 г.

               

Арычные

Дренажные

Коллекторные

Смешанные

0,845

4,02

2,90

3,25

0,055

0,240

0,230

0,220

0,09

0,235

0,200

0,168

0,648

1,718

1,444

1,614

0,120

0,280

0,320

0,290

0,071

0,245

0,180

0,220

0,024

0,084

0,061

0,072

0,050

0,172

0,155

0,161

Примечание. *плотный остаток.

В процессе испарения грунтовых вод в аридных областях происходит испарительная концентрация солей на поверхности почв. В зависимости от качества и количества солей в грунтовых водах аккумулируются соли, в основном хлориды, сульфаты.

В результате испарительной концентрации в почвах формируются геохимические профильно-зональные провинции, другими словами – галогеохимическая зональность, где выделяются зоны: обызвесткования, огипсования, хлоридно-натриевая, магниевая, соленакопления, в которых на последнем этапе могут аккумулироваться нитраты и нитриты.

С ростом концентрации солей и выпадения слаборастворимых солей изменяется состав почвенных растворов, возникает возможность выпадения сульфатов, к которым можно отнести засоленные почв Центральной Ферганы. В пустынных территориях галогенез проявляется совместно, ему сопутствуют малые осадки. Галогенез усиливается в бессточных котловинах типа Центральной Ферганы. В результате этого все почвы гипсоносны, засолены до нижних горизонтов.

Основным фоном пустынных почв являются сильнозасоленные почвы, породы, грунтовые и поверхностные воды, растения и др. Орошение наряду с положительными воздействиями на продуктивность растений вызывает и отрицательные явления, основывающиеся на возникновении засоления. Основная причина вторичного засоления – это нарушение равновесия в водно-солевом балансе территории за счет дополнительного поступления солей с поливными водами различной минерализации, активации солей, находящихся в почвенно-грунтовых толщах, а самое главное – подъема уровня грунтовых вод. Отсутствие дренажа, ненормированный полив усиливают засоление почв. Также на засоление почв влияет концентрация поливных оросительных вод.

Для создания оптимального поливного режима сельскохозяйственных культур, в том числе пшеницы сортов «Половчанка» и «Андижан-1», необходимо прежде всего определить степень и тип засоления почв-грунтов. Во все годы исследования нами проведены по 3 вегетационных полива и 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 (табл. 1).

Содержание гидрокарбонатов в арычных водах колеблется в интервале 0,0055–0,072 г/л, тогда как в минерализованных водах оно 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.

Таблица 2

Изменения общей массы солей в 0–100 см слое почвы, т/га

Период наблюдения

Варианты опыта

1

2

3

4

Весна 2016 г.

131,52

133,72

130,96

129,84

Осень 2018 г.

149,29

187,88

182,83

171,11

разница +

17,77

54,16

51,87

41,27

разница в кратности

3,04

2,92

2,32

За период наблюдения с весны 2016 г., т.е. до проведения поливов водой различной минерализации, и до осени 2018 г., после проведения серии поливов речными минерализованными водами, в 0–100 см горизонте почв произошли следующие изменения в количестве общей массы солей (табл. 2).

Приведенные материалы показывают, что наибольшее накопление солей, как и ожидалось, происходит во 2-м варианте, где поливы проведены минерализованной водой с концентрацией 4,2–4,8 г/л, а затем идет вариант со смешанной водой, где концентрация солей порядка 3,8 г/л, а далее – 4-й и 3-й варианты.

Следует особо отметить, что в варианте с речными водами тоже произошло накопление солей порядка 17,8 т/га. Эти изменения можно более четко увидеть на рисунке, где изображены изменения этих солей за период с весны 2016 г. по осень 2018 г.

yldah1.wmf

Изменение общей массы солей, т/га в 0–100 см слое почвы: ряд. 1. Сумма солей весной 2016 г; ряд. 2. Сумма солей осенью 2018 г; ряд. 3. разница между указанными периодами; 1-й, 2-й, 3-й, 4-й варианты опыта

Приведенные на рисунке данные показывают, что плотный остаток в варианте с поливами речной водой с весны 2018 г. по осень 2018 г. изменился в интервале 129,8–133,7 т/га.

В варианте с поливами минерализованной, дренажной водой этот показатель очень существенно изменился за три года полива и колеблется в интервале 149,3–187,9 т/га. Если за три года в 1-м варианте накопилось солей в количестве 17,7 т/га, то во 2-м варианте этот показатель составляет 54,16 т/га, т.е. аккумуляция солей увеличилась почти в 3 раза (3,05 т/га).

В 3-м варианте количество аккумулированных солей за три года полива минерализованной водой составляет 51,9 т/га: по сравнению со 2-м вариантом на 2,3 т/га меньше, по сравнению с 1-м вариантом (полива арычной водой) в три раза больше (3,02 т/га). В варианте со смешанной водой аккумуляция солей увеличилась в 2,4 раза по сравнению с 1-м вариантом. Приведенные данные показывают, что применение минерализованных вод с минерализацией 3,8–4,2 г/л даже на среднесуглинистых почвах приводит к росту засоленности почв.

O засолении черноземов при поливах речными и минерализованными водами в разное время писали многие авторы [4–6]. Орошение сельскохозяйственных культур даже речными и минерализованными водами в условиях черноземов приводит к засолению. Поливы черноземов также приводят к росту объемной массы и обменного натрия солей в почвах, к снижению урожайности и качества сельскохозяйственной продукции, получаемой с этих почв.

Применение минерализованных вод при орошении оказывает еще более существенное негативное воздействие не только на почвы, но и на экологию [7–9] и геохимию ландшафтно-геохимического профиля. При этом, чем больше минерализация оросительной поливной воды, тем больше потребуется воды для поддержания промывного водного режима. Растворение и передвижение солей происходят с неодинаковой скоростью, которая зависит от ряда факторов, таких как количество растворителя, плотность сложения, толщина почвы, дисперсность, диффузионная способность, обменные и окислительно-восстановительные реакции, биогеохимическое поглощение и миграция солей [10, 11]. Растворимость почвенных солей величина постоянная в чистом виде и зависит от ряда почвенных и водных факторов; температуры среды, концентрации солей в растворе и растворимых газах, от парциального давления СО2 в воздухе, реакции среды, реакции между почвенными солями и почвенным поглощающим комплексом, содержания и качества гумуса, состояния и уровня плодородия и др.

Легкорастворимые соли почти всегда находятся в почвенном растворе. Для качественной и количественной характеристики засоления орошаемых луговых сазовых почв среднесуглинистого механического состава, которые подверглись поливом речной и минерализованной воды, где была посеяна пшеница.

В целом из приведенных данных можно увидеть, что количество солей при поливах увеличивается из года в год, особенно в верхнем 0–100 см слое почв. Наиболее интенсивное накопление происходит во 2-м и 3-м варианте.

Таким образом, несмотря, а такое значительное введение воднорастворимых солей, почвы остаются среднезасоленными, а пахотные слои – слабозасоленными.

Математическая обработка полученных данных по плотному остатку, в которой для 0–100 см слоя почв приведено содержание плотного остатка в тоннах на 1 гектар, характеризуется следующими показателями:

– среднее содержание 114,4 т/га;

– среднеквадратичное отклонение ±56,1;

– коэффициент вариации 49,0.

Полученные данные хорошо коррелируют со средними урожаями пшеницы (41,65 ц/га), коэффициент корреляции положительный и составляет 0,51.

В заключение можно сказать, что, несмотря на достаточно высокие показатели сернокислых солей в изученных вариантах почв, содообразование не произошло из-за недостаточности углерода органических веществ.

Из токсичных солей самое высокое содержание MgSO4 отмечается во 2-м и 3-м, 4-м вариантах, далее следуют Na2SO4, NaCl.

Во втором варианте содержание токсичных солей колеблется в интервале 0,292–0,803 % и находится на границе очень сильно засоленных.

Содержание общей массы солей в 0–100 см слое почвы коррелируется с урожайностью пшеницы сортов «Половчанка» и «Андижан-1». Коэффициент корреляции составляет ± 0,5 при урожайности пшеницы порядка 41,65 ц/га, общем содержание слой 114,5 т/га.


Библиографическая ссылка

Юлдашев Г.Ю., Дармонов Д.Ё. ВЛИЯНИЕ ПОЛИВОВ МИНЕРАЛИЗОВАННЫМИ ВОДАМИ НА СОЛЕВОЙ БАЛАНС ОРОШАЕМЫХ ЛУГОВЫХ САЗОВЫХ ПОЧВ // Научное обозрение. Биологические науки. – 2020. – № 1. – С. 26-30;
URL: https://science-biology.ru/ru/article/view?id=1180 (дата обращения: 09.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074