5.4. Вторичное засоление почв и методы его предотвращения

Основной фактор ускоренного засоления почв – неправильное орошение. При необоснованно увеличенных нормах полива, а также при потерях оросительной воды из каналов уровень грунтовых вод повышается и растворимые соли поднимаются по капиллярам почвы. При этом происходит вторичное засоление почв.

Избыток растворимых солей отрицательно сказывается на развитии растений. Концентрация 0,10–0,15% предельна для очень чувствительных к засолению культур, а 0,15–0,35% для большей части культур вредна.

Урожайность пшеницы при слабом засолении снижается на 50–60%, кукурузы – на 40–50, хлопчатника – на 20–30%. На среднезасоленных почвах урожайность хлопчатника уменьшается в 2 раза по сравнению с урожайностью при слабом засолении, пшеница угнетается и погибает.

Чем выше степень минерализации грунтовых вод, тем с большей глубины идет засоление почв. В среднем при минерализации грунтовых вод 10–15 г/л критическая глубина их залегания составляет 2–2,5 м, поэтому при орошении рекомендуется поддерживать уровень грунтовых вод на глубине более 2–2,5 м.

Для предотвращения вторичного засоления необходимо устраивать дренаж (система подземных каналов (дрен), посредством которых осушают земли, отводят от сооружений грунтовую воду и понижают ее уровень), проводить полив строго по оросительным нормам, отводить минерализованные грунтовые воды в дренажную сеть, применять полив дождеванием, создавать лесные насаждения вдоль каналов. Перспективно капельное и внутрипочвенное орошение.

Для удаления солей из почвы применяют многократную промывку пресной водой.

Эффективный способ мелиорации – возделывание на засоленных почвах растений, способных поглощать 20–50% солей по отношению к собственной сухой массе. К таким растениям относятся донник, лядвенец, полевица луговая.

5.5. Орошение и осушение

В засушливых степных и полупустынных районах орошение является одним из самых надежных и действенных приемов повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Оно высокоэффективно и в районах неустойчивого увлажнения, где время от времени возникают засухи. В увлажненных районах лесостепи и центральных районах Нечерноземной зоны широко применяется орошение культурных пастбищ. На Волге, Дону и в других районах созданы каскады водохранилищ, позволяющие в значительных размерах расширить орошаемые площади земель.

Источники воды и виды орошения. Основным условием для устройства оросительной системы или поливных участков является наличие надежного водоисточника с необходимым количеством пригодной для полива сельскохозяйственных культур воды. Источниками орошения могут служить воды рек, озер, водохранилищ, а также подземные воды.

Если уровень воды любого водоема выше уровня поверхности орошаемого участка, то возможно самотечное орошение, то есть вода на поля поступает самотеком. Если же для орошения воду нужно поднимать до уровня поверхности орошаемого поля, то приходится создавать специальные установки – насосные станции (механическое орошение).

В зависимости от способа распределения воды на поле и характера увлажнения корнеобитаемого слоя почвы выделяют следующие виды орошения: поверхностное (наземное), подпочвенное, орошение дождеванием и лиманное.

При наземном орошении вода к растениям подается по бороздам или сплошь по поверхности почвы. При этом на поле нарезают специальную сеть оросительных каналов (см. рис. 1). Такая сеть оросительных каналов с временными оросителями и поливными бороздами обеспечивает широкое использование сельскохозяйственной техники при уходе за посевами и уборке урожая.

В наземном орошении применяют следующие способы полива: полив по мелким (10–14 см) и глубоким (18–20 см) бороздам (для пропашных культур – сахарной свеклы, кукурузы, картофеля и др.); полив напуском по узким полосам (для культур сплошного посева – пшеницы, ржи, ячменя, многолетних трав и др.) и полив затоплением чеков (при выращивании риса).

Рис. 1. Оросительная система и ее элементы:

1 – источник орошения; 2 – головное сооружение; 3 – магистральный канал;

4 – межхозяйственные распределители; 5 – хозяйственные распределители; 6 – распределители севооборотных участков; 7 – участковые распределители; 8 – временные оросители;

9 – межхозяйственная и внутрихозяйственная водосборная сеть; 10 – полевые и хозяйственные дороги; 11 – сооружения на оросительной и дорожной сети; 12 – лесозащитные полосы

При подпочвенном орошении вода под давлением непрерывно подается к корням растений по специальным трубам, расположенным в подпахотном горизонте на глубине 40–50 см и на расстоянии одна от другой 70–120 см. Трубы или дрены имеют отверстия, через которые вода поступает в почву. Преимущество такого орошения в сравнении с наземным состоит в том, что оно не требует тщательной планировки поля и не затрудняет работу сельскохозяйственных машин.

При орошении дождеванием вода разбрызгивается по полю в виде дождя при помощи специальных дождевальных установок (ДДН-70, ДДА-100МА, «Фрегат», «Волжанка», «Днепр» и др.). Дождевание – наиболее прогрессивный вид орошения, оно все шире применяется при поливе полевых и овощных культур и культурных пастбищ.

При лиманном (паводковом) орошении почва увлажняется затоплением талыми водами в период паводка. Талые воды при этом удерживаются на склонах, в поймах рек системой сооружаемых валов, что обеспечивает хорошую весеннюю влагозарядку почв, но исключает возможность применения вегетационных поливов.

Лиманное орошение широко применяется в засушливых степных и лесостепных районах страны при выращивании как яровых зерновых, так и озимых культур, а также для повышения продуктивности естественных сенокосов и пастбищ.

Под посев яровых культур участки затапливают талой водой на 6–10 дней перед началом полевых работ. При этом почва промачивается на глубину 1,5–2 м. Затем воду сбрасывают и поле готовят к посеву. Площади, занятые озимыми культурами, затапливают водой слоем 20 см на 2–3 сут, кормовыми многолетними травами – на 4–6 сут, луга и пастбища – на срок до 15 сут. При лиманном орошении урожайность зерновых возрастает на 0,6–0,8 т/га, а сена – в 2–4 раза по сравнению с урожаями на суходольных лугах.

Нормы полива. Для определения степени обеспеченности растений водой в данной климатической зоне надо знать, какое количество ее расходуют растения за вегетацию для создания планируемого урожая. Сопоставив расходы воды с естественной обеспеченностью ею данной территории, можно судить о ее достаточности и о необходимости и размерах дополнительного увлажнения.

Количество воды, расходуемое растениями на создание единицы урожая основной продукции той или другой культуры, называется коэффициентом водопотребления. Его величина зависит от зональных условий, агротехники, урожайности возделываемых культур и вида орошения. Так, для зоны орошения Ростовской области профессор Б.А. Шумаков установил следующие ориентиро-вочные значения коэффициента водопотребления: у озимой пшеницы, яровых колосовых культур, подсолнечника он равен 1000, у кукурузы на зерно – 500, у корнеплодов – 100, у картофеля – 150, у многолетних трав – 500.

Помножив значение коэффициента водопотребления на величину планируемой урожайности основной продукции в тоннах с 1 га, получим значение общего расхода воды за период вегетации в кубических метрах с 1 га. Такой общий расход воды называют суммарным водопотреблением. Он слагается из расхода воды на транспирацию (испарение воды листьями), испарение поверхностью почвы и расход на фильтрацию. Вычитая из суммарного водопотребления используемое растением количество осадков, выпадающих в данном районе в течение вегетации, а также потребляемый запас воды, накопившейся в почве к началу вегетации за счет осадков осенне-зимнего периода и грунтовых вод, получают так называемую оросительную норму, то есть количество воды (м³), которое надо подать дополнительно на 1 га за весь период вегетации той или другой сельскохозяйственной культуры. Оросительную норму, м³/га, рассчитывают по формуле

М = Е – (Р + А),

где Е – размер суммарного водопотребления, м³; Р – количество продуктивных осадков за время вегетации, м³; А – количество влаги, используемой за счет запасов корнеобитаемого слоя, м³.

Количество воды (м³), подаваемое за один полив на 1 га, называется поливной нормой. Значение поливной нормы зависит от вида почвы, глубины увлажняемого слоя и запаса воды в почве.

В табл. 7 приведены ориентировочные оросительные и поливные нормы, число поливов за вегетацию для некоторых культур в различных почвенно-климатических зонах России.

Таблица 7

Оросительная и поливная норма в различных зонах России, м³/га

Культура	Сухие и южные степи			Лесостепь
	Оросительная норма	Поливная норма	Число поливов	Оросительная норма	Поливная норма	Число поливов
Зерновые	2000–3500	500–600	3–5	1500–2000	600–700	2–3
Люцерна	–	–	–	–	–	–
Сахарная свекла	4000–6000	500–700	6–10	1500–2500	600–700	3–4
Многолетние травы	4000–5000	800	5–6	3000–3500	600–700	3–5

Для установления поливной нормы т (м³/га) необходимо знать: полевую влагоемкость W (% от массы абсолютно сухой почвы); плотность почвы d (г/см³); глубину расчетного слоя почвы h (м) и влажность почвы V перед поливом (% от массы абсолютно сухой почвы). Имея эти данные, поливную норму рассчитывают по формуле

.

Во всех случаях для каждой культуры водный режим устанавливают с учетом предельной полевой влагоемкости – максимального значения влажности, при котором вода удерживается почвой без отекания.

Расчетный (активный) слой почвы – это слой, в котором располагается наибольшее количество корней растений. Его глубина изменяется в зависимости от фаз развития растений. Для таких культур, как сахарная свекла, кукуруза, она равна 70–100 см, для зерновых и зерновых бобовых культур – 60–70 см.

Виды поливов и их назначение. В практике применяют следующие виды поливов: влагозарядковый, предпосевной, подпитывающий, вегетационный, удобрительный, освежительный и промывной.

Влагозарядковый полив проводят до посева: осенью, зимой, ранней весной и летом перед повторными посевами. Этот полив, создавая запасы влаги не только в верхних, но и в более глубоких слоях почвы, предотвращает возможность возникновения почвенной засухи. Особенно ценна осенняя влагозарядка. Она улучшает тепловой режим почвы, а следовательно, и перезимовку озимых культур, многолетних трав.

В засушливые годы влагозарядка эффективна для всех орошаемых культур. Самые высокие прибавки урожая от нее дает озимая пшеница. Нередко влагозарядковые поливы приобретают и самостоятельное значение. Установлено, что при влагозарядковом поливе урожайность озимой пшеницы возрастает в 1,5–2 раза. Норма расхода воды при влагозарядковом поливе 800–1200 м³/га.

Под культуры, высеваемые ранней весной, влагозарядковый полив проводят в первую половину осени, потому что при поздне-осенних поливах почва поспевает для обработки позже. Это может нарушить сроки сева ранних яровых культур.

Предпосевной полив делают незадолго до посева. Этот полив ускоряет появление всходов. Глубину увлажнения рассчитывают на слой 0,4–0,5 м.

Подпитывающий полив проводят после посева в том случае, когда верхний слой почвы иссушен и существует угроза, что семена не смогут прорасти или дадут недружные всходы. В этих случаях рекомендуется дождевание. Норма расхода воды 150–250 м³/га.

Вегетационные поливы – основные при орошении. Их проводят в период вегетации растений. Эти поливы создают благоприятный водный режим во время роста и плодоношения выращиваемых культур. Нормы вегетационных поливов устанавливают исходя из местных условий.

Удобрительные поливы – это поливы растворами минеральных удобрений. Их применяют как самостоятельные подкормочные поливы или совмещают с очередным вегетационным поливом. При самостоятельном поливе норма расхода раствора 100 м³/га. Удобрительные поливы лучше всего проводить дождеванием. Раствор удобрений в передвижных дождевальных агрегатах подают через гидроподкормщик.

Освежительный полив проводят дождеванием в летние месяцы в жаркие часы дня для овощных и других культур в самые ответственные фазы развития растений. Норма расхода воды 50 м³/га.

Промывные поливы применяют на засоленных почвах. Цель этих поливов – удалить из почвы водорастворимые соли. Промывные поливы широко распространены в старых районах орошения СНГ и служат эффективным средством мелиорации засоленных почв. При такой промывке необходимо предусматривать отвод воды с растворенными в ней солями, чтобы она не могла снова причинить ущерб плантациям.

Сроки полива. Растения нуждаются в постоянном притоке воды и растворенных в ней питательных веществ. В условиях орошения нельзя допускать, чтобы растения завядали от недостатка влаги.

Показателем начала полива является влажность, соответствующая 65–70% полной полевой влагоемкости. Этот показатель служит нижним пределом, за которым происходит заметное ослабление роста растений.

В зависимости от выпадения осадков сроки поливов корректируют, руководствуясь следующим: если осадков выпадает 20 мм и больше, очередной полив в данный период отменяют; когда количество осадков составляет 10–20 мм, очередной полив переносят на 3–4 дня; при выпадении осадков менее 10 мм полив проводят в назначенный срок.

Продолжительность поливного периода (время, в течение которого на поле подается количество воды, соответствующее поливной норме) для пшеницы, сахарной свеклы, кукурузы, трав и культурных пастбищ 5–7 дней.

Межполивной период определяется, главным образом, состоянием погоды. Для сахарной свеклы и кукурузы он длится 20–30 сут между первым и вторым поливом, а между последующими – 10–15 сут.

При орошении культурных пастбищ поливы согласовывают с циклам стравливания. Начинают дождевание злакового травостоя через 5–6 сут после стравливания и повторяют через 15–20 сут.

Осушение. Основные объекты осушения находятся в Нечерноземной зоне России. Значительные осушительные работы ведут на Дальнем Востоке. Некоторые осушаемые массивы расположены в Западной и Восточной Сибири.

Для нормальной жизнедеятельности культурных растений необходимо, чтобы в корнеобитаемом слое почвы воздух и вода находились в определенном соотношении. Если вода занимает большую часть пор и содержание воздуха составляет менее 20% их объема, то в почве создаются анаэробные условия, снижающие ее плодородие.

Осушаемую территорию, оборудованную сооружениями или устройствами для отвода из корнеобитаемого слоя почвы избыточной влаги, называют осушительной системой (система одностороннего действия). Если мелиоративная система, кроме того, подает воду в корнеобитаемый слой почвы в засушливые периоды вегетации, то ее именуют осушителъно-увлажнительной (двустороннего действия).

Осушительная система включает разнообразные элементы (см. рис. 2). Регулирующая осушительная сеть (закрытые дрены или открытые осушители, ложбины, закрытые и открытые коллекторы) служит для непосредственного удаления избыточной воды из почвы и отведения ее в коллекторы. Проводящая сеть включает закрытые и открытые коллекторы-собиратели, а также магистральный канал. Водоприемником осушительной системы служат реки, ручьи, озера, водохранилища, балки, овраги. Оградительная сеть – ловчие каналы и дрены – перехватывает поступающие поверхностные и грунтовые воды и отводит их в проводящую сеть или непосредственно в водоприемник. В состав осушительной сети входят также гидротехнические и эксплуатационные сооружения, дороги, оградительные дамбы, насосные станции.

Рис. 2. Схема осушительной системы:

1 – водоприемник; 2 – шлюз-регулятор; 3 – магистральный канал; 4 – полевая дорога;

5 – открытый коллектор; 6 – мост; 7 – нагорно-ловчие каналы;

8 – открытый осушитель; 9 – направление течения воды; 10 – устье закрытого коллектора;

11 – дрена; 12 – закрытые коллекторы; 13 – колодец на закрытом коллекторе

В осушительно-увлажнительных системах создают также сооружения и устройства, обеспечивающие орошение осушаемых земель. Оросительные системы и их отдельные элементы, применяемые на осушительных системах, называют увлажнительными. Они могут быть совершенно независимыми (автономными) от осушительной системы и частично или полностью совмещенными с осушительной системой (некоторые элементы последней используют и для увлажнения почвы). К наименованию таких элементов добавляют определение «увлажнитель» (например, дрена-увлажнитель, коллектор-увлажнитель).

По характеру воздействия на водный режим осушаемой территории осушительные системы подразделяются на системы одностороннего и двустороннего действия.

Осушительная система одностороннего действия обеспечивает только отвод воды в водосборники по каналам и другим сооружениям.

Осушительная система двустороннего действия (осушительно-увлажнительная) позволяет регулировать водный режим путем отвода, задержания и перераспределения во времени избыточной воды и пополнения запасов ее в почве в засушливые периоды. Применение такой системы дает возможность в течение вегетационного периода поддерживать в корнеобитаемом слое почвы водный режим, близкий к оптимальному для сельскохозяйственных растений. Пополнение запасов воды в почве в засушливые периоды осуществляется подпочвенным орошением (по дренам) или дождеванием.

Осушительную систему создают из открытой отводящей сети и закрытой регулирующей – дренажа. Для удаления избытка воды из поверхностного слоя почвы устраивают канавы глубиной 50–60 см и шириной в верхней части 100–120, а в нижней – 20–30 см. Такие канавы располагают поперек общего склона местности на расстоянии одна от другой 50–200 м и более (в зависимости от местных условий). При сооружении сети канав необходимо учитывать, что чем больше в данной местности выпадает осадков и меньше испарение, тем гуще должна быть сеть осушительных канав.

Открытые осушительные канавы занимают до 15–20% полезной площади и осложняют работу почвообрабатывающих и уборочных машин. Кроме того, они быстро разрушаются, зарастают сорняками и потому требуют очень больших эксплуатационных расходов.

Закрытая осушительная система (дренаж). Это более совершенный способ осушения. Для закрытых дрен используют керамические, гончарные или пластмассовые трубки. Наиболее распространен гончарный дренаж. Диаметр гончарных трубок 5 см, длина 33,3 см. Вода в дрену поступает через стыки, которые даже при очень плотной укладке имеют достаточное водоприемное отверстие. Чтобы предотвратить попадание в дрены частиц почвы, стыки между трубками защищают фильтром: мхом, стекловолокном, стеклохолстом. Дрены закладывают на глубину не менее 1–1,1 м.

Культуртехнические работы. Данные мероприятия включают удаление древесно-кустарниковой растительности (корчевку деревьев, пней, срезку кустарника), разделку кочек, первичную вспашку и окультуривание пахотного слоя.

После корчевки пней, удаления кустарников на осушенном участке остаются разрозненные мелкие кусты, появляется поросль от не полностью выкорчеванных пней, сохраняется травянистая растительность. При первичной обработке разрывают дернину, сплетение древесных и кустарниковых корней, корневищ и стеблей различных растений.

Чтобы превратить дернину и растительность в гумус, проводят несколько последовательных операций.

Пашут осушенную почву кустарниково-болотными плугами. Глубина вспашки зависит от мощности гумусового слоя: на минеральных почвах, где его мощность составляет около 20 см, пашут на глубину 20–22 см, на торфяниках – на глубину 35–40 см. На легких минеральных почвах со слабой дерниной применяют обычные плуги. На торфяных почвах с плотной дерниной сначала тяжелыми дисковыми боронами обрабатывают поверхность в два следа (вдоль и поперек поля), затем пашут на глубину 35–40 см с полным оборотом пласта. Вспашку целесообразно проводить летом или осенью в год, предшествующий освоению участка под посев сельскохозяйственных культур. Это позволяет использовать технику в наименее напряженный период года. Кроме того, почва при летней вспашке хорошо аэрируется, в результате интенсивнее минерализуются корневые остатки древесной и травянистой растительности.

Для разделки пластов после первичной вспашки осушенных болот и заболоченных земель используют болотную навесную фрезу ФБН-1,5 в один-два следа или тяжелую дисковую борону БДТ-7А в два-четыре следа. В сухую погоду недопустимы большие перерывы между вспашкой и обработкой пласта. Лучшее направление движения агрегата – диагонально-перекрестное, так как при этом пласт интенсивнее обрабатывается, дернина не выворачивается на поверхность и хорошо выравнивается поле.

Нормально осушенные почвы обязательно прикатывают до посева, а иногда и после него. Основным орудием для прикатывания торфяных и перегнойно-луговых почв служит водоналивной трехсекционный болотный каток ЗКВБ-1,5 или более легкий водоналивной каток ЗКВГ-1,4.