Глава IX . Засоления и заболачивания орошаемых земель и борьба с ними

 

Борьба с засолением и заболачиванием почв явля­ется одной из важнейших народнохозяйственных задач. Засоленные земля преследует человека всей ее жизни. Царь Хамурапи, уделявший большое внимание к водопользованию, не смог выяснить причину этого процесса. Только сегодня люди могли понять основную причина засоления почвы.

Причиной засоления почв может быть близкое зале­гание минерализованных грунтовых код (верховодок) к по­верхности земли, особенно при отсутствии или слабом их оттоке и интенсивном испарении поверхностью поч­вы. Засоленные земли бывает первичные и вторичные.

Первичные засоления почв происходят не зависимо от человека. Образование солей в почве происходит за счет засоленных ма­теринских отложений, а вторичное засоления почв происходит под деятельности человека она происходит за счет минерализованных подземных вод, поднимающихся по капиллярам к по­верхности земли.

Почвы, содержащие большое количество натрия в почвенном растворе (хлориды, "сульфаты, карбонаты) и малое количество поглощенного натрия, называются солончаками.

Почвы, содержащие очень мало солей в почвенном растворе и очень большое количество поглощенного на­трия, называются солонцами.

В природе солонцовые и солончаковые почвы. Находятся в определенной зависимости. При некоторых оп­ределенных условиях из Солонцов могут образоваться содовые солончаки, и, наоборот, в случае прекращения грунтового увлажнения и подъема солей солончаки расселяются и возможен переход их в солонцы.

Заболачивание земель происходит под влиянием из­быточного' увлажнения пресными, слабое сильномине­рализованными водами.

Неправильное использование оросительной воды мо­жет ухудшить установившийся ранее гидрогеологиче­ский режим — вызвать поднятие уровня грунтовых вод близко к поверхности..

Интенсивность накопления и поднятия уровня грун­товых вод находится в прямой зависимости от количе­ства поступившей излишней воды в грунт, что вызыва­ется самыми разнообразными причинами. Наиболее су­щественные из них следующие: завышенные поливные нормы; низкий КПД оросительных каналов; завышен­ные объемы воды, подаваемой в оросительную систему в неполивной период для водоснабжения населенных пунктов и животноводства; отсутствие коллекторно-дренажной сети или неудовлетворительная ее работа; подъем уровня воды в источнике орошения вследствие подпоров, многоводности в отдельные годы и др.

Все это в целом способствует поднятию грунтовых вод выше критической глубины и может привести к вторичному засолению почв. Близкое залегание грунтовых вод к поверхности зем­ли может быть вызвано притоком подземных и поверх­ностных вод извне, подпором уровней воды в реках, выпадением большого количества осадков и др.;

Засоление земли очень много в странах ближнего Востока начиная с Афганистана, Ирана, Ирака до Марокко в Африке. В Афганистане, Ираке и Иране до 80 % земли подвержено к засолению. В междуречье Тигра и Евфрата, когда-то в сказочном крае, всего 10-15 % земли не засоленные. Самая благоприятная страна это Болгария. Здесь на глубине 1,5-2 м имеется галечниковый слой, которой является естественным дренажом. В Казахстане засоленное земли в основном находятся в южных регионах.

Академик Ковда степень засоленности земель разделяет на 4 категорий (таблица 9.1)

 

Таблица 9.1. Степени засоленности земель

Содержание солей в почве, %	Тип почвы по засоленности	Урожайность снижается до %
0,3-0,6	слабо засоленное	до 30 %
0,6-2,0	средне засоленное	до 50 %
2- 3,0	сильно засоленное	до 80
> 3	Солончаки	—

Сероземные почва Казахстана в основном находится в пределах слабой и средне засоленной. Поэтому ежегодно теряем 30-40% урожая из- за соли.

Степень вредности водорастворимых солей для растении по Л.П.Розову представляется следующей схемой:

 

NaCl Na₂S0₄ Na₂C0₃

MgCl₂ MgS0₄ MgCO₃

СаС1₂ CaS0₄ CaC0₃

 

Соли, расположенные выше черты, вредны, особенно Na₂C0₃ и хлориды.

Высокая концентрация почвенных растворов сопро­вождается повышением осмотического давления. Это ухудшает водный режим растений, так как всасывающая сила корневых волосков становится недостаточной для отбора воды из почвы в необходимом количестве. В этом случае уменьшается интенсивность транспирации растений, нарушается их минеральное питание и как следствие замедляется рост растений, снижается урожай и. его качество.

Допустимое содержание солей в активном слое почвы зависит от механического состава, влажности и со­держания гумуса. На легких, хорошо увлажненных и более богатых гумусом почвах допустимое количество солей для одной и той же культуры повышается.

Основной причиной засоление орошаемых землях Казахстана является подъем уровня минерализованных грунтовых вод, повышение поливных норм и качество поливной воды. В последнее время на поверхности земли соли приходит из Аральского моря через воздушное пространство.

Причиной подъема уровня грунтовых вод является высокая температура воздуха. При сильном нагревиный близкорасположенные грунтовых вод по капилляром испаряется и в почвенном горизонтах оставляет различных водорастворимых солей. Второй причиной их подъема является завышение поливной нормы. Каждое лично поданная 100 м³/га воды при поливах позволяет подъемы уровня грунтовых вод на 10 см.

Причиной появления вторичного засоления является также качество оросительной воды. Если минерализация поливной воды будет больше 1^б/_л, то при длительном использование таких вод может вызвать засоление почвы.

Грунтовые воды на орошаемых землях не должна подниматься выше критической (Н_к)_, которая определяется по формуле

Н_кр = 170 + 8t, см,

где, t – среднегодовая температура воздуха ⁰С.

Детальное изучение составных элементов баланса грунтовых вод, установление изменений их по годам и характерным периодам в течение года позволяют уста­новить главные причины поднятия уровня грунтовых вод и определить направление эксплуатационных мероприятии по улучшению гидрогеологического режима.

В целях изучения гидрогеологического режима мас­сива в каждом хозяйстве должны быть организованы систематические наблюдения за динамикой уровня грун­товых вод и их минерализацией. Для этого закладыва­ют пьезометрические (смотровые) колодцы по опреде­ленным створам орошаемого массива или на каждом поле севооборота. На основании данных наблюдений со­ставляют график колебаний уровня грунтовых вод. Сравнивая графики колебаний текущего года и преды­дущих лет, устанавливают характер изменения гидро­геологического режима и в соответствии с этим наме­чают мероприятия.

Учет засоленных и заболоченных земель рекоменду­ется проводить летом (один раз в год), когда степень засоленности или заболоченности отдельных участков можно ориентировочно определить по состоянию расте­ний и выцвету солей на поверхности.

Для сильнозасоленных земель характерны явно вы­раженные выцветы солей и сильная (до 50% и более) изреженность растительного покрова; на среднезасоленных почвах растительный покров изрежем на 30..'.50;% и на поверхности имеются выцветы солей; на слабозасоленных землях растительный покров изрежем на 10...30% и имеются отдельные пятна выцвета солей.

Степень заболоченности различают в зависимости от глубины залегания грунтовых вод: при глубине до 1 m первая степень; от 1 до 2 м—-вторая. При рас­положении поверхности грунтовых вод глубже 2 м земли считаются незаболоченными.

В целях предупреждения засоления и заболачивания почв проводят агротехнические, лесомелиоративные и эксплуатационно-ирригационные мероприятия.

Агротехнические и лесомелиоративные мероприятия снижают испарение влаги с поверхности почвы и умень­шают капиллярный подъем воды. Основными агротех­ническими приемами, позволяющими -регулировать солевой режим засоленных орошаемых земель, направ­ляя его в сторону расселения, являются обработка поч­вы, включение люцерны в севообороты,' густота сель­скохозяйственных растений, поддержание оптимальной влажности в активном слое почвы.

На слабо- и среднезасоленных почвах весьма эффек­тивны глубокая зяблевая вспашка и тщательная куль­тивация пропашных культур. Эти мероприятия, снижая испарение с поверхности почвы, значительно уменьша­ют процесс после поливного и сезонного засоления.

Высокое расселяющее действие оказывает люцерна. Она снижает уровень грунтовых вод, сильно уменьша­ет испарение с поверхности, улучшает агрофизические свойства почвы, способствует перераспределению солей из пахотного и корнеобитаемого горизонта в более глу­бокие подпахотные. Применение правильных севообо­ротов и более совершенной обработки почвы, а также внесение органических и минеральных удобрений спо­собствуют о структуриванию почвы —одному из главных условий уменьшения капиллярного подъема грунтовых вод. Снижение испарения влаги с земной поверхности при возделывании широкорядных культур достигается послеполивной обработкой почвы и посадкой защитных лесополос. Все это в общей сложности предотвращает миграцию солей из нижних горизонтов в верхние, сни­жает непроизводительные затраты оросительной воды, удлиняет межполивные периоды, сокращает число по­ливов, повышает коэффициент полезного использования оросительной воды, улучшает водный, воздушный, пита­тельный и тепловой режимы.

К эксплуатационном мероприятиям относятся строгое соблюдение установленного режима орошения сельскохозяйственных культур и повышение ҚПД внутрихозяйственной оросительной сети; применение более совершенной техники полива, обеспечивающей высокий
КИВ; недопущение затоплений орошаемых земель; устранение, последствий засоления и заболачивания земель.

Вегетационные поливы на средней сильнозасоленных, почвах вновь в сочетании с высокой агротехникой являются весьма сильным средством регулирования солевого режима и рассоления почв. Поливные нормы в этом случае при­меняют с учетом уменьшения концентрации солей в ак­тивном слое почвы, что обеспечивает ликвидацию се-, зонного засоления и создает нормальные условия для' роста и развития растений и получения высокого урожая.

Разработку мероприятий по понижению уровня грун­товых вод обычно начинают с установления причин, вы­зывающих неблагоприятные гидрогеологические условия массива.

Для улучшения гидрогеологического режима преж­де- всего усиливают естественную дренированность и снижают приходную часть водного баланса. Если этого недостаточно, предусматривают специальные дренаж­ные устройства — горизонтальную дренажную сеть или вертикальный дренаж.

В практике чаще применяют горизонтальный дре­наж. Дрены-собиратели могут быть открытыми и за­крытыми. Закрытая система во всех отношениях лучше открытой: она не затрудняет механизацию сельскохо­зяйственных работ, повышает коэффициент полезного использования земли по сравнению с открытой, легче в эксплуатации. Для устройства дрен используют гон­чарные или пластмассовые трубы. Межхозяйственные и внутрихозяйственные коллекторы делают открытыми. Дрены и коллекторы прокладывают на некотором рас­стоянии от каналов оросительной сети по наиболее низ­ким отметкам рельефа.

Чтобы усилить дренажный сток и ускорить вынос солей при промывке засоленных почвогрунтов низким коэффициентом фильтрации, кроме глубоких, устраи­вают мелкие дрены —глубиной 1...1,2 м. Их располагают в междуречье (середина) глубоких дрен, Мелкий дре­наж работает в основном во время промывки.

Вертикальный дренаж представляет собой глубокие трубчатые колодцы, из которых грунтовая вода отка­чивается насосами. Применение его экономически це­лесообразно, если удельный приток воды на 1м глу­бины колодца намного больше удельного притока в горизонтальную дрену. Это наблюдается в тех случаях, когда почва подстилается мощной легководопроницае­мой толщей грунта.

Вертикальный дренаж обеспечивает забор воды из глубоких водоносных напорных горизонтов, перекрытых слабопроницаемыми породами, что обусловливает сни­жение напора и предотвращает восходящие в почве по­токи подземных вод. Откачиваемые в большом количе­стве из колодцев слабоминерализованные подземные воды могут быть" использованы для орошения сельско­хозяйственных культур.

Вертикальный дренаж особенно экономически эф­фективен при сочетании-двух мероприятий: борьбы с избыточным увлажнением земель и использования от­качиваемой воды на орошение. Стоимость эксплуата­ционных затрат, отнесенных на понижение уровня грун­товых вод, в этом случае значительно уменьшается.

Рассоления слабозасоленных почв может быть до­стигнуто выполнением комплекса агротехнических ме­роприятий, а сильнозасоленных — промывкой.

Рассоление земель проводят двумя способами: пу­тем ежегодных промывок при умеренных нормах и пу­тем формированной промывки большой нормой. В пер­вом случае процесс рассоления протекает медленно и не во всей аэрированной толще почвогрунтов. Во вто­ром случае полное рассоление слоя аэрации и частич­ное опреснение грунтовой воды может быть достигнуто в течение 4...6 месяцев.

Глубокая промывка засоленных земель очень хоро­шо сочетается с рисосеянием. Выращивание риса в ус­ловиях постоянного затопления обеспечивает коренную промывку засоленных земель.

Нормы промывных поливов зависят от глубины про­мываемой толщи почвогрунта и степени ее засоленности и солонцеватости; обычно ее принимают равной 1,5...10 тыс. м³/га.

Для определения промывной нормы существует ряд формул. Однако в практике чаще применяют формулу В. Р. Волобуева

M_npoм= klg(S₁/S_o)^a,

 

где М_пром — промывная норма, м³/га; S₁ и S_o — исходное и допу­стимое содержание солей в промываемой толще, % или г/л; а — угловой коэффициент, соответствующий прямой на полулогарифми­ческом графике; k — коэффициент пропорциональности (при расче­те, промывной нормы в м³/га он равен 10 000).

Показатель степени а отражает характер засоления почв и их механический состав и в зависимости от хи­мического и механического состава промываемого поч­вогрунта изменяется от 0,40 до 1,32.

Для повышения рассоляющего действия промывку проводят в несколько приемов. Норму первого полива устанав­ливают из расчета увлажнения промываемой толщи почвогрунта до наименьшей влагоемкости. Нормы по­следующих поливов могут быть одинаковыми.

Число поливов зависит от степени засоления, почво­грунтов. При сильном засолении промывку проводят в 3...4 приема. Интервалы между поливами принимают 3...5 сут, на легких почвах—1...2 сут.

Водорастворимые соли нельзя удалять из почвы полностью, так как составляющие их ионы в соответ­ствующих количествах необходимы для питания расте­ний и для структурообразования почв. Лучшее время для промывки — осень и зима до наступления силь­ных морозов.

Несоблюдение установленных сроков промывок при­водит к нежелательным последствиям. Например, про­мывка в слишком поздние сроки задерживает весенние сельскохозяйственные работы, а в ранние сроки вызы­вает потери воды на испарение.

Нередко промывные поливы совмещают с влагоза-рядковыми под озимые культуры. В этих случаях сроки промывок целесообразно приурочивать к оптимальным срокам посева 'этих культур.

В тех случаях, когда для выполнения промывок осенне-зимнего периода недостаточно, проводят ранне-весеннюю промывку наиболее легких по механическому составу почв.

Наиболее приемлемый способ промывки засоленных почв.— затопление чеков. Площадь их обычно прини­мают равной 0,1...0,5 га. Валики нарезаіот палоделателем или плантажным плугом за проход вперед и назад всовал. Стыки продольных и поперечных валиков заде­лывают бульдозером. При устройстве мелких дрен (0,8...1 м) на период промывки отвалы служат валика­ми чеков. Чек чаще заполняют водой отдельно, реже перепуском воды из чека в чек. В последнем случае нормы промывки получаются больше, технически полив сложнее, эффективность промывки ниже.

Перед промывкой проводят глубокую вспашку поля с последующей планировкой поверхности чека. Объем поступающей в чек воды должен строго соответство­вать установленной промывной норме. Промывку луч­ше начинать с чеков, расположенных выше по уклону. При наличии дрен промывка солей, более эффективна, если ее начинать с середины участка между дренами. В этом случае пресная вода вытесняет соленую от се­редины участка к дренам.

Мелиорация солонцовых почв наиболее эффективна при сочетании агротехнических приемов с химическими. При удалении из корнеобитаемого слоя почвы Na₂S0₄ наиболее надежно действует гипс, в противном случае возможно вторичное осолонцевание. Норму внесения гипса определяют по формуле

N=0,086(Nа+0,1T)HD,

где N— норма гипса, т/га; Na — содержание' обменного натрия, мг-экв'на 100 г почвы; 0,1—норма неактивного Na (5...10% емко­сти поглощения); Т — емкость поглощения, мг-экв на 100 г почвы; Н — мощность мелиорируемого слоя, см; D — объемная масса поч­вы, г/см³; 0,086 коэффициент перевода Са в гипс, мг-экв.

Нормы внесения гипса в условиях орошения могут изменяться примерно от 10 до 15т/га.