- •Принятые условные обозначения
- •Основные параметры почвенной гидрологии и орошаемого земледелия
- •Задача 1. Построить кривую обеспеченности осадков и по ней опреде-лить абсолютные величины годовых осадков 75 - и 95% обеспеченности для рассматриваемого ряда лет.
- •Задача 3. Рассчитать водоотдачу почвы и коэффициент водоотдачи при влажности равной ппв (% от объема), используя данные задачи 2
- •Задача 4. Рассчитать оросительную норму при разной обеспеченности осадков для слоя почвы 0-50 см.
- •Задача 5. Определить поливную норму по дефициту влажности в раз-ные периоды вегетации с учетом изменения мощности активного слоя:
- •Задача 6. Определить норму влагозарядкового полива для слоя 0-40 см*
- •Шкала солености оросительной воды (данные лаборатории засоления почв сша)
- •Токсичность ионов для сельскохозяйственных культур при поверхностных поливах и дождевании
- •Задача 4.Определить пригодность воды для полива по ее химическому со-ставу и вероятность осолонцевания почв в результате орошения
- •Опасность засоления и осолонцевания почв оросительными водами в зависимости от их минерализации и значений sar (по Ричардсу,1953)
- •Большое значение для оценки возможного натриевого засоления почв
- •Определение качества поливных вод в зависимости от минералогического состава почв по значению sar*(фао, 1979)
- •Определение засоления почв и оценка качества поливной воды по электропроводности
- •Удельная электропроводность стандартных растворов при разных температурах (мкCм/cм - микросименс на сантаметр)
- •Изменение электропроводности почв в зависимости от степени их засоления
- •Задача 1. Определить по данным водной вытяжки тип засоления.
- •0,58%. Степень засоления данного слоя по табл. 16 при хлоридно-сульфатном химизме засоления – сильная. По величине сухого остатка (1,16 %) – степень засоления – очень сильная.
- •Задача 3. Определить степень засоления почвы по «суммарному эффек - ту» токсичных ионов, выраженных в эквивалентной форме к иону хлора.
- •Оценка степени засоления почв по сумме эквивалентного действия токсичных ионов
- •Задача 4. Определить промывную норму для засоленных почв по сумме токсичных солей
- •4.2.Определить средневзвешенное содержание солей в рассоляемом слое, h, %
- •Задача 5. По содержанию поглощенного натрия и емкости поглощения (ммоль на 100 г почвы) определить:
- •Классификация солонцов (по «Классификации и диагностике почв ссср»,1977)
- •Задача 1.Определить междренное расстояние по формуле Хугхаудта.
- •Фактор d для расчета расстояния между дренами без номограммы (Эггельсманн, 1984)
- •Вспомогательные величины к номограмме определения расстояний между дренами
- •Задача 2. Определить междренные расстояния по гранулометрическому составу почв.
- •Поправочные коэффициенты междренных расстояний в зависимости от гранулометрического состава почв и их свойств
- •Дополнительные поправочные коэффициенты к значениям междренных расстояний в связи с гидрологическими особенностями осушаемой территории и рельефа
- •Методу Зайдельмана (1981).
- •Задача 1. Построить кривую обеспеченности осадков и по ней опреде-лить абсолютные величины годовых осадков 75 - и 95% обеспеченности для рассматриваемого ряда лет.
- •Вариант 4
- •Литература
- •Часть первая – «Орошение»
- •Часть вторая – «Мелиорация засоленных почв»
- •Часть третья – «Мелиорация заболоченных почв»
их осолонцевания имеет учет бикарбонатов в водах, поскольку с ними свя-заны процессы осаждения кальция в виде карбонатов. Это приводит к изме-нению соотношения между натрием и кальцием (в пользу натрия) в ороси-тельной воде, и следовательно, к усилению натриевой опасности. Поэтому ФАО предложено дополнительный эффект осолонцевания почв учитывать по так называемому «приведенному» значению SAR*:
-
SAR*
Na
1 (8,4 pHc )
Ca2 Mg2
(12)
2
г
де
рНС
– расчетная величина, учитывающая
содержание в воде катионов и ее щелочность.
17
рНС = рК2 – рКСаСО3 + р(Са2++Mg2+) + р(СО32-+НСО3-), (13)
где К2 – вторая константа диссоциации Н2СО3; КСаСО3 – произведение раство-римости СаСО3; (Са2+ + Mg2+) концентрация ионов кальция и магния; (СО32-+НСО3-) – общая щелочность воды; р – знак отрицательного логарифма.
Для ускоренного вычисления рНС – используют таблицу 9. В первом столбце таблицы даны суммарные концентрации компонентов, содержащих-ся в водах (ммоль/л): кальция+магния+натрия; кальция+магния; карбо-нат+гидрокарбонат-ионов. По первой величине находят значения рК2-рКСаСО3 (столбец 2), по 2-ой – р(Са+Mg) (столбец 3) и по 3-й – р(СО32- +НСО3-) (стол-бец 4).
Таблица для расчета рНС |
|
|
Таблица 9 |
|
|
|
|
|
|
Суммарная концентрация ионов, ммоль/л |
рК2 -рКСаСО3 |
р(Са2++Mg2+) |
р(СО32-+НСО3-) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
0,05 |
2,0 |
4,6 |
4,3 |
|
0,10 |
2,0 |
4,3 |
4,0 |
|
0,15 |
2,0 |
4,1 |
3,8 |
|
0,20 |
2,0 |
4,0 |
3,7 |
|
0,25 |
2,0 |
3,9 |
3,6 |
|
0,30 |
2,0 |
3,8 |
3,5 |
|
0,40 |
2,0 |
3,7 |
3,4 |
|
0,50 |
2,1 |
3,6 |
3,3 |
|
0,75 |
2,1 |
3,4 |
3,1 |
|
1,00 |
2,1 |
3,3 |
3,0 |
|
1,25 |
2,1 |
3,2 |
2,9 |
|
1,50 |
2,1 |
3,1 |
2,8 |
|
2,00 |
2,2 |
3,0 |
2,7 |
|
2,50 |
2,2 |
2,9 |
2,6 |
|
3,00 |
2,2 |
2,8 |
2,5 |
|
4,00 |
2,2 |
2,7 |
2,4 |
|
5,00 |
2,2 |
2,6 |
2,3 |
|
6,00 |
2,2 |
2,5 |
2,2 |
|
8,00 |
2,3 |
2,4 |
2,1 |
|
10,00 |
2,3 |
2,3 |
2,0 |
|
12,50 |
2,3 |
2,2 |
1,9 |
|
15,00 |
2,3 |
2,1 |
1,8 |
|
20,00 |
2,4 |
2,0 |
1,7 |
|
30,00 |
2,4 |
1,8 |
1,5 |
|
50,00 |
2,5 |
1,6 |
1,3 |
|
80,00 |
2,5 |
1,4 |
1,1 |
|
Рассчитаем приведенный SAR для данной воды. Для этого с помощью табл.9 найдем значения рНС. Рассчитаем суммарную концентрациию содер-жащихся в водах (ммоль/л) кальция+магния+натрия, она равна 3,3+9,5+8,5=21,3. Смотрим первый столбец табл.9. Находим число равное или близкое 21,3 это 20, в этой строке второго столбца находим значение
18
рК2-рКСаСО3 –оно равно 2,4. Затем рассчитываем суммарную концентрацию кальций +магний, она равна 3,3+9,5=12,8. Находим близкое число в первом столбце – это 12,5, в этой строке в третьем столбце находим значение р(Са+Mg) оно равно 2,2. Теперь рассчитываем суммарную концентрацию карбонат+гидрокарбонат-ионов. В нашем примере (табл.4) дано содержание только НСО3-, которое составляет 9,3 ммоль/л, ищем в первом столбце число близкое по значению – это 10, в этой строке четвертого столбца находим зна-чение р(СО32- +НСО 3-) , оно равно 2,0. Подставляем полученные числа в формулу (13) и находим значение рНС= 2,4+2,2+2,0=6,6
Граничным значением рНС является величина 8,4. Уровень рНС, превы-шающий 8,4 показывает на возможность растворения СаСО3 почвы при фильтрации через нее оросительной воды и обогащение тем самым почвен-ного раствора активным кальцием. Значения рНС ниже 8,4 указывают на воз-можное осаждение СаСО3 из раствора и обеднение его активным кальцием, что увеличивает опасность осолонцевания почв.
Рассчитываем SAR* по формуле (12), этот показатель равен 3,37∙6,6=22,2 По таблице 10 определяют качество поливной воды по значению SAR*.
Наше значение равно 22,2, т.е попадает в категорию со средней вероятностью осолонцевания, но учитывая, что общая минерализация воды около 1,5 г/л, вода по данной классификации является плохого качества.
Таблица 10
Определение качества поливных вод в зависимости от минералогического состава почв по значению sar*(фао, 1979)
Минералогический |
Вероятность осолонцевания орошаемых почв (ка- |
||
состав почв |
чество воды для орошения) |
|
|
|
|
|
|
|
Маловероятно |
Вероятно |
Большая вероят- |
|
(хорошее) |
(среднее) |
ность (плохое) |
|
|
|
|
Монтмориллонитовый |
<6 |
6-9Х) |
>9 |
Иллит-вермикулитовый |
<8 |
8-16Х) |
>16 |
Каолинитовый |
<16 |
16-24X) |
>24 |
Х) Если SAR* находится в этом интервале, то дополнительно учитывается общая минерализация. При С менее 0,3 г/л - вода хорошего качества; при С от 0,3 до 1 г/л вода среднего качества; при С более 1 г/л - вода плохого качества.
19
ЗАНЯТИЕ 3. Лабораторная работа
Определение засоления почв и оценка качества поливной воды по электропроводности
Для определения степени засоления почв и оценки качества оросительной воды широко используют величину электропроводности (ЕС)
Измерение ЕС основано на принципе, согласно которому сила электриче-ского тока, проводимого солевым раствором при некоторых стандартных ус-ловиях, возрастает с повышением концентрации солей в растворе.
Существуют лабораторные и полевые измерительные устройства, позво-ляющие определить эту величину.
Электропроводность обычно обозначается греческой буквой (κ) и имеет размерность в системе СИ сименс на метр (κ = 1/(Ом•м) =См/м).
Поскольку ЕС солевого раствора возрастает приблизительно на 2% при повышении температуры на 1О С, все значения приводятся к эквивалентным значениям при стандартной температуре 25ОС (при помощи переводной таб-лицы или термокомпенсатором на самом измерительном устройстве).
Рассмотрим методику измерения электропроводности с использованием четырехэлектродной схемы (рис. 3).
На электроды А и В от универсального источника питания подается элек-трический ток I. Силу тока измеряют миллиамперметром. Падение напряже-ния U при прохождении тока через почвенную пасту или раствор измеряют на электродах M и N. Электропроводность рассчитывают по формуле κt = K·I/U.
Рис. 3. Четырехэлектродная схема для измерения электропроводности
Условные обозначения: УИП – универсальный источник питания (источник постоянного тока; МС – магазин сопротивлений, предназначается для увеличения или уменьшения со-противления внешней цепи; mA – милиамперметр ; АЭ – автокомпенсатор электроразве-дочный (прибор измеряющий падение напряжения при прохождении тока через проводя-щую среду (раствор или почву)) Д – датчик (кювета), наполняется испытуемой субстанци-ей.
Для точного измерения ЕС необходимо определить постоянную датчика К. Для этого датчик заполняют стандартным раствором известной концен-трации – это 0,01 и 0,1 н растворы КСl. Из таблицы 7 берут значения κКСl для данной температуры, затем определяют I и U для стандартного раствора и рассчитывают постоянную датчика по формуле К=κКСl•U/I
20
В ходе определения электропроводности почвенная паста или раствор помещается в датчик таким образом, чтобы уровень жидкости или пасты строго совпадал с верхним краем датчика.
Для каждого образца определяем три значения κt, соответствующие раз-личным значениям U и I. Изменение U и I достигается вращением ручки по-тенциометра. Далее рассчитывают среднее значение (при измерении на при-боре АЭ сначала используют шкалу напряжений до 1000 mV, затем подби-рают более точную переключением шкалы прибора). Если определение U при установке даже наиболее грубой шкалы (до 1000 mV) затрудненно, то изменяют сопротивление магазином сопротивлений.
Параллельно с определением κt образца измеряют его температуру. Все величине κt, определенные в эксперименте с учетом измерения температуры, пересчитывают на κ25 по формуле
-
κ25= κt[1– (t−25)∙0,025]
(14)
( t – температура, при которой измеряют электропроводность) Ход работы
Готовят пасту с соотношением почва/вода = 1/1. Для этого берут 50 г растертой воздушно-сухой почвы, добавляют 50 мл дистиллированной воды, перемешивают, закрывают крышкой и оставляют на сутки для достижения равновесия.
Определяют константу датчика К. Для этого измеряют отношение U/I для стандартных растворов 0,01н и 0,1н КСl (в трехкратной повторно-сти). Одновременно фиксируют температуру. Взяв из таблицы 10 вели-чины κt этих стандартных растворов для данной температуры, рассчи-тывают К.
Проводят определение κср пасты по вышеизложенной методике.
Определяют κ25 поливной воды.
Находят место в классификации по степени засоления для почвенных паст и поливной воды для полученных значений электропроводности исследуемых образцов по таблицам 11 и 12.
ФОРМЫ ЗАПИСИ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА И СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
1.Определение константы датчика К
Датчик, |
Повторность |
Нормальность рас- |
U, mV |
I, mA |
|
U/I |
|
К |
||||||||||||
дата |
|
|
твора КСl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2.Определение электропроводности паст и растворов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Паста (раствор) |
№ обр. |
Повторность |
U |
|
I |
|
κt |
|
κcр |
|
Κ25ср |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
21
Таблица 11
Удельная электропроводность стандартных растворов при разных температурах (мкCм/cм - микросименс на сантаметр)
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
|
мкСм/см при температуре оС |
|
||
KCl, г-экв/л |
10О |
15О |
20О |
25О |
30О |
0,01 |
102 |
114,7 |
127,8 |
141,3 |
155,2 |
|
|
|
|
|
|
0,1 |
933 |
1048 |
1167 |
1288 |
1412 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 12
Изменение электропроводности почв в зависимости от степени их засоления
|
|
Незасол. |
|
Слабо- |
Слабо- |
|
Средне- |
Средне- |
|
Сильно- |
Очень |
|
Солончак |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
средне |
|
|
сильно |
|
|
сильно |
|
|
|
|
|||||||||
|
κ25о, |
<250 |
|
< 500 |
<1000 |
|
<1500 |
<2000 |
|
<2750 |
|
<4000 |
|
>4000 |
|
|
|||||||||
|
mkСм/см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Электропроводность поливных вод в зависимости от их минерализации |
|
Таблица 13 |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Степень минерализации поливных вод |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
Пресные |
Слабоминера- |
Среднеминера- |
Сильномине- |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
лизованные |
|
лизованные |
|
рализованные |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Электропроводность, |
|
<250 |
250-750 |
|
|
750 –2250 |
|
|
|
>2250 |
|
|
||||||||||||
|
мкСм/cм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ЗАНЯТИЕ 4. Семинар (4 часа) МЕЛИОРАЦИЯ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ
Цель занятия – ознакомить студентов с диагностикой и классификацией со-лончаков и солончаковатых почв; с типами засоления по анионному и кати-онному составу солей; с понятием токсичные ионы и их расчетом; определе-нием объема промывных норм ; диагностикой и классификацией солонцов и солонцеватых почв, методикой определения норм гипса
Вопросы для самостоятельной подготовки студента к занятию
Соли токсичные и нетоксичные для растений.
Порог токсичности отдельных анионов для растений.
Тип химизма засоления и степень засоления почв.
Определение и диагностика солончаков и солончаковатых почв.
Определение и диагностика солонцов и солонцеватых почв.
Удаление солей из профиля засоленных почв.
Расчет промывной нормы по Л.П. Розову, В.Р. Волобуеву.
Мелиорация солонцов способом гипсования.
22
Литература: Ф.Р. Зайдельман. Мелиорация почв. 3-е изд. С.176-182, 192-196, 214- 219.
Задачи
Задача 1. Определить по данным водной вытяжки тип засоления.
Дано: Химический состав водной вытяжки ммоль/100 г почвы (табл. 14).
|
Химический состав водной вытяжки солончака приморского |
Таблица 14 |
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||
Глубина,см |
Сухой |
Анионы, моль/100г |
Катионы,ммоль/100г |
|
ρb г/см3 |
|
||||
|
остаток,% |
HCO3- |
Cl- |
SO42- |
Ca2+ |
Mg2+ |
Na+ |
|
|
|
0-6 |
2,12 |
0,27 |
22,82 |
10,23 |
4,64 |
8,41 |
20,26 |
|
1,18 |
|
6-17 |
1,16 |
0,15 |
8,05 |
9,32 |
7,08 |
4,49 |
5,90 |
|
1,31 |
|
17-42 |
1,67 |
0,15 |
17,50 |
10,71 |
5,08 |
9,05 |
14,23 |
|
1,35 |
|
В наименовании типа засоления включают анионы, содержание которых превышает 20% от общей суммы анионов (ммоль/100г почвы); преобладаю-щий анион должен находится на последнем месте. Содержание аниона СО32-
расчет не включают, так как он входит в величину общей щелочности. Если
водной вытяжке при значительном преобладании анионов SO42- и Cl- при-сутствуют (хотя бы в одном горизонте почвы) ионы СО32- менее 20% от сум-мы моль/100г анионов, но более 0,03 ммоль на 100 г почвы, засоление опре-деляют по соотношению преобладающих ионов с добавлением к названию “с участием соды”. То же следует делать в отношении ионов НСО3-, если коли-чество их в водной вытяжке превышает 1,0 ммоль на 100 г почвы, а НСО3-больше Са2++Mg2+ (ммоль/100г почвы).
Если повышенное содержание НСО3- обусловлено Mg(НСО3)2, тип засо-ления определяют как гидрокарбонатный.
|
|
|
|
Таблица15 |
|||
Тип засоления по анионному и катионному составу солей |
|||||||
Тип засоления |
Отношение анионов*. |
Отношение катио- |
|
||||
|
Сl-/SO42- |
HCO3-/Cl- |
HCO3-/SO42- |
нов и анионов* |
|
||
Хлоридный и сульфатно- |
>1,0 |
- |
- |
- |
|
||
хлоридный |
|
|
|
|
|
||
Хлоридно-сульфатный |
0,2-1,0 |
- |
- |
- |
|
||
Сульфатный |
<0,2 |
- |
- |
- |
|
||
Содово-хлоридный |
>1 |
<1 |
>1 |
НСО3 – > |
|
||
|
|
|
|
Са2++Mg2+ |
|
||
Содово-сульфатный |
<1 |
>1 |
<1 |
— ”— |
|
||
Хлоридно-содовый |
>1 |
>1 |
>1 |
— ”— |
|
||
Сульфатно-содовый |
<1 |
>1 |
>1 |
— ”— |
|
||
Сульфатно-хлоридно- |
- |
>1 |
>1 |
Na+<Ca2+ |
|
||
гидрокарбонатный |
|
|
|
Na+<Mg2+ |
|
||
|
|
|
|
HCO3->Na+ |
|
||
* Миллимолей-эквивалентов |
|
|
|
|
|||
23
Решение. Рассчитаем по слоям состав анионов в % от суммы анионов.
Для слоя 0-6 см: HCO3-+ Cl- + SO42-=0,27+22,82+10,23=33,32 (ммоль/100г)
HCO3 = 0,27∙100:33,2 = 0,8; % Cl- = 22,82∙100:33,32 = 68,5; %SO42-= 10,23∙100:33,32 = 30,7; соотношение Cl-/ SO42-=22,82/10,23=2,2. По табл.15 и
по содержанию анионов в %эквивалентах химизм засоления этого слоя – сульфатно-хлоридный.
Для слоя 6-17 см: HCO3-+ Cl- + SO42-=0,15+8,05+9,32=17,52 (ммоль/100г)
HCO3 = 0,15∙100:17,52 = 0,9; % Cl- = 8,05∙100:17,52 = 45,9; %SO42-= 9,32∙100:17,52 = 53,2; соотношение Cl-/ SO42-=8,05/9,32=0,9. По табл.15 и по содержанию анионов в %эквивалентах химизм засоления этого слоя – хло-ридно-сульфатный.
Для слоя 17-42 см: HCO3-+ Cl- + SO42-=0,15+17,50+10,71=28,36 (ммоль/100г)
HCO3 = 0,15∙100:28,36 = 0,5; % Cl- = 17,50∙100:28,36 = 61,7; %SO42-= 10,71∙100:28,36 = 37,8; соотношение Cl-/ SO42-=17,50/10,71=1,6. По табл.15 и
по содержанию анионов в %эквивалентах химизм засоления этого слоя – сульфатно-хлоридный.
Задача 2. Определить степень засоления почв по содержанию токсич-ных солей и по сумме всех солей в зависимости от химизма засоления
(табл.16).
Дано: Химический состав водной вытяжки (табл. 14).
К токсичным относят ионы, способные образовывать токсичные соли. Ионы хлора, натрия, магния относят к категории токсичных. Ионы SO42- и HCO3- токсичны только в том случае, когда они образуют натриевые и маг-ниевые соли . Гипс (CaSO4·2Н2О) и карбонаты (бикарбонаты) кальция неток-сичны. Н.И. Базилевич и Е.И. Панкова рекомендуют оценивать засоление по токсичным ионам или по сумме токсичных солей, перешедших в водную вы-тяжку минус водорастворимые соли гипса и карбонаты кальция (табл.16).
Расчеты токсичности ионов проводят в ммоль/100 г, затем содержание этих ионов переводят в проценты и суммируют.
Расчет производят следующим образом: При НСО-3 <Са2+:
При взаимодействии Са2+ (общий в водной вытяжке) с НСО3- образуется нетоксичная соль Са(НСО3)2
Са2+ − НСО3- = Са2+ (остаточный)
Са2+(остаточный) при взаимодействии с SO42- даст также нетоксичную соль CaSO4
SO42-(токсичный) = SO42- (общий в водной вытяжке) − Са2+(остаточный)
Остаток SO42- при взаимодействии с Na+ или с Mg2+ дает токсичные соли
В этом случае сумма токсичных солей, % = [Na++Mg2++Cl-+SO42-(токсичный)] При НСО3->Са2+:
3- с Са2+ образуется нетоксичная соль Са(НСО3)2, остаток НСО3- даст токсичные соли с Na+ и Mg2+
HCO3-(токсичный) = НСО3- (общий в водной вытяжке)− Са2+
В этом случае сумма токсичных солей, % =
24
[Na++Mg2++Cl-+HCO3-(токсичный)+SO42-] При HCO3-+SO42-<Ca2+
Ca2+(общий в водной вытяжке) −НСО3- = Са2+(остаточный)
Са2+(остаточный) − SO42- (общий в водной вытяжке) = Са2+(токсичный). В последнем случае
токсичность кальция связана с образованием токсичной соли СаСl2.
Сумма токсичных ионов будет равна, % = [Са2+(токсичный) +Mg2+ +Na+ + Cl-] Содержание анионов СО32- в расчет не включается, так как СО32- входит в ве-
личину общей щелочности.
Пересчет из ммоль/100 г почвы в проценты выполняют с помощью табл.5 (стр.12)
Установив сумму токсичных солей (она равна сумме токсичных ионов, выраженных в процентах), по таблице 16 определяем степень засоления почв в зависимости от химизма засоления.
Таблица 16 Классификация почв по степени засоления в зависимости от химизма засоления, % в вод-ной вытяжке при соотношении почва-вода 1:5 (Базилевич, Панкова, 1972; Панкова и др., 1996)*
Степень засо- |
Химизм засоления (соотношение миллимолей-эквивалентов ионов) |
|||||||
ления почв |
Нейтральное засоление |
|
Щелочное засоление |
|
||||
|
Хлорид- |
|
Хлорид- |
Суль- |
Хлоридно- |
Сульфатно- |
Сульфат- |
|
|
ный |
и |
но-суль- |
фатный |
содовый и |
содовый и |
но-хло- |
|
|
сульфат- |
|
фатный |
|
содово- |
содово- |
ридно- |
|
|
но-хло- |
|
|
|
хлоридный |
сульфат- |
гидро- |
|
|
ридный |
|
|
|
|
ный |
карбо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
натный |
|
Порог токсич- |
<0,1 |
|
<0,2 |
<0,3 |
<0,10 |
<0,15 |
<0,2 |
|
ности- незасо- |
<0,05 |
|
<0,1 |
<0,15 |
0,05 |
<0,15 |
<0,15 |
|
ленные почвы |
|
|
|
|
|
|
|
|
Слабая |
0,1-0,2 |
|
0,2-0,4 |
0,3-0,6 |
0,1-0,2 |
0,15-0,25 |
0,2-0,4 |
|
|
0,05-0,12 |
0,1-0,25 |
0,15-0,3 |
0,05-0,15 |
0,15-0,25 |
0,15-0,3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя |
0,2-0,4 |
|
0,4-0,6 |
0,6-0,8 |
0,2-0,3 |
0,25-0,4 |
0,4-0,5 |
|
|
0,12-0,35 |
0,25-0,5 |
0,3-0,6 |
0,15-0,3 |
0,25-0,4 |
0,3-0,5 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сильная |
0,4-0,8 |
|
0,6-1,0 |
0,8-1,5 |
0,3-0,5 |
0,4-0,6 |
Не встре- |
|
|
0,35-0,7 |
|
0,5-1,0 |
0,6-1,5 |
0,3-0,5 |
0,4-0,6 |
чаются |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Очень сильная |
>0,8 |
|
>1,0 |
>1,5 |
>0,5 |
>0,6 |
|
|
|
>0,7 |
|
>1,0 |
>1,5 |
>0,5 |
>0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечания:
Над чертой – сумма солей, под чертой – сумма токсичных солей.
Степень засоления почв сульфатно-хлоридного, сульфатного и хлоридно-сульфатного засоления с участием соды оценивается по критериям почв щелочного засо-ления
Цитируется по монографии «Засоленные почвы России», 2007
25
Решение. Рассчитаем сумму токсичных солей для слоя 0-6 см.. Так как в данном слое содержание иона НСО-3 < содержания Са2+, то расчет ведут по
первой схеме: Са2+(остаточный)=4,64-0,27=4,37ммоль/100 г; SO42-(токсичный)=10,23-4,37=5,86 ммоль/100 г
Сумма токсичных солей, % = [20,26∙0,023+8,41∙0,012+22,82∙0,035+5,86∙0,048] = 1,65%. Степень засоления по табл. 16 при сульфатно-хлоридном химизме засоления – очень сильная. Сумма всех солей (сухой остаток) – 2,12% - и по этому критерию степень засоления – очень сильная.
Для слоя 6-17 см. расчет производят по той же схеме. Са2+(остаточный)=7,08-0,15=6,93ммоль/100 г; SO 42-( токсичный)=9,32-6,93=2,39 ммоль/100 г почвы. Сумма токсичных солей, % = [5,90∙0,023+4,49∙0,012+8,05∙0,035+2,39∙0,048] =
0,58%. Степень засоления данного слоя по табл. 16 при хлоридно-сульфатном химизме засоления – сильная. По величине сухого остатка (1,16 %) – степень засоления – очень сильная.
Рассчитаем степень засоления слоя 17-42 см. Са2+(остаточный)=5,08-0,15=4,93ммоль/100г; SO42-(токсичный)=10,71-4,93=5,78 ммоль/100г.
Сумма токсичных солей, % = [14,23∙0,023+9,05∙0,012+17,5∙0,035+5,78∙0,048] = 1,33%. Степень засоления по табл. 16 при сульфатно-хлоридном химизме засоления – очень сильная. По величине сухого остатка (1,22 %) – степень за-соления – также очень сильная.
Задача 3. Определить степень засоления почвы по «суммарному эффек - ту» токсичных ионов, выраженных в эквивалентной форме к иону хлора.
Дано: Химический состав водной вытяжки ммоль/100 г. Почвы (табл.14)
Различные ионы обладают разной степенью токсичности и поэтому в практических целях важно установить их общее токсичное действие на рас-тение в сопоставимом отношении, используя определенную эквивалентную форму. В качестве эквивалента принимают токсичность иона хлора. Дейст-вие 1 ммоль Сl- по токсичности приравнивают соответственно к действию 0,1
ммоль СО32-; 3 ммоль НСО3-; 6 ммоль SO42-, т.е. |
|
1Cl-=0,1CO32-=3HCO3 =6SO42- |
(15) |
В сумму токсичных ионов входят ион Cl-, а также ионы СО32-, НСО3-, SO42-, связанные с натрием и магнием.
Таблица 17
Оценка степени засоления почв по сумме эквивалентного действия токсичных ионов
Степень засоления |
«Суммарный эффект» токсичных ионов, ммоль |
Незасоленные |
< 0,3 |
Слабозасоленные |
0,3-1,0 |
Среднезасоленные |
1,0-3,0 |
Сильнозасоленные |
3,0-7,0 |
Очень сильнозасоленные |
>7,0 |
Решение. Для слоя 0-6см. Содержание Cl- = 22,82 ммоль/100 г, содержа-ние SO42-(токс.)=10,23-4,37=5,86 ммоль/100 г (см. задачу 2), ион НСО3- связан
26
с Са2+ поэтому в расчет не входит. «Суммарный эффект» токсичных ионов, ммоль равен 22,82 + 5,86:6 = 23,8 и по табл.17 данный слой почвы относится к очень сильнозасоленным горизонтам.
Для слоя 6-17. Содержание Cl- = 8,05 ммоль/100 г, содержание SO42-(токс.)=9,32-6,93=2,39 ммоль/100 г (см. задачу 2), ион НСО3 - связан с Са2+ по-этому в расчет не входит. «Суммарный эффект» токсичных ионов, ммоль ра-вен 8,05+ 2,39:6 = 8,45 и по табл.17 данный слой почвы также относится к очень сильнозасоленным горизонтам.
Для слоя 17-42. Содержание Cl- = 17,50 ммоль/100 г, содержание
SO42(токс.) =10,71-4,93=5,78 ммоль/100 г (см. задачу 2), ион НСО3- связан с Са2+ поэтому в расчет не входит. «Суммарный эффект» токсичных ионов, ммоль
равен 17,50 + 5,78:6 = 18,46 и по табл.17 данный слой почвы относится к очень сильнозасоленным горизонтам.
Задача 4. Определить промывную норму для засоленных почв по сумме токсичных солей
Дано: Химический состав водной вытяжки, плотность сложения (табл .14). 4.1.Рассчитать запас токсичных солей (см. задачу 2) в профиле почвы, т/га . Расчет запасов различных веществ ведется аналогично расчету запа-сов влаги (Шеин, Умарова, 2006, стр. 18, 20).
S=100•s•ρв•h (16)
где S – запас солей [т/га], ρb – плотность почвы [г/см3]; h – мощность
слоя [см]; s – содержание токсичных солей [г/г]. Нетрудно заметить, что 100•s [г/г] равно содержанию токсичных солей, выраженных в % от мас-сы почвы.
Решение. Для слоя 0-6 см S1=1,65∙1,18∙6=11,68 т/га Для слоя 6-17 см S2=0,58∙1,31∙11=8,36 т/га
Для слоя 17-42 см S3 =1,33∙1,35∙25=44,88 т/га ∑ s•ρв•h= 11,68+8,36+44,88=64,92 (т/га)
4.2.Определить средневзвешенное содержание солей в рассоляемом слое, h, %
-
S
s1g1 gh1 s 2 g 2 gh2 ... s n gn ghn
,
(17)
1 gh1 2 gh2 ... n ghn
где S – средневзвешенное содержание токсичных солей, %; ρb – плот-ность сложения сухой почвы, г/cм3; s1, … sn – содержание токсичных со-лей, %.; h- мощность расчетного слоя, см
Решение. Числитель формулы (17) мы посчитали: это запас токсичных солей во всем почвенном профиле, он равен 64,92 т/га; знаменатель равен ∑ρв•h=1,18∙6+1,31∙11+1,35∙25=55,24
Средневзвешенное содержание солей в профиле равно 64,92:55,24=1,18% 4.3.Определить промывную норму по формуле В.Р. Волобуева:
27
-
Mпр 10000 lg
SН
,
(18)
S0
где Мпр – промывная норма (м3/га); α – показатель солеотдачи, определяе-мый по данным опытно производственных промывок (таблица 17); SН – со-держание токсичных солей в промываемом слое почвогрунта до промывки; SО – допустимое содержание солей (% от массы почвы).
Промывка считается завершенной, если допустимое содержание солей (SО) в почвогрунтовой толще не превышает следующие величины в зависи-мости от типа засоления почв (% от массы)
-
Хлоридное
0,2
сульфатно-хлоридное
0,3
хлоридно-сульфатное и сульфатное 0,4
Решение. Значение Sн – средневзвешенное содержание токсичных солей до промывки мы посчитали в задании 4.2, оно равно 1,18%. Преобладающий химизм засоления - сульфатно-хлоридный (см. задачу 1), поэтому значение Sо = 0,3; показатель солеотдачи находим по табл.18, он равен 1,32. Подстав-ляем цифры в формулу (18) и находим промывную норму.
Мпр = 10000∙1,32∙lg1,18/0,3 =7841т/га
Таблица 18
Значения показателей солеотдачи α в зависимости от химического и гранулометри-ческого состава промываемых почв (Волобуев,1975)
Гранулометри- |
|
Тип солей |
|
|
|
ческий состав |
|
|
|
|
|
Хлоридный |
Сульфатно- |
Хлоридно- |
Сульфатный |
|
|
|
|
хлоридный |
сульфатный |
|
|
Песчаный, супес- |
|
|
|
|
|
чаный |
0,62 |
0,72 |
0,82 |
1,18 |
|
Суглинистый |
0,92 |
1,02 |
1,12 |
1,41 |
|
Сулинистый и гли- |
1,22 |
1,32 |
1,42 |
1,78 |
|
нистый |
|
|
|
|
|
Глинистый |
1,80 |
1,90 |
2,10 |
2,40 |
|
Слитые глинистые |
|
|
|
|
|
почвы |
2,70 |
2,80 |
3,00 |
3,30 |
|
Задача 5. По содержанию поглощенного натрия и емкости поглощения (ммоль на 100 г почвы) определить:
5.1. Вид солонца по содержанию поглощенного натрия в солонцовом горизонте (табл.19).
5.2.Рассчитать количество гипса, необходимого для замены избытка поглощенного натрия на кальций (по Гедройцу)
МГ= 0,086 (Na+−0,05Т)h•ρВ, (19)
28
где МГ – мелиоративная норма гипса (т/га CaSO4·2H2O); Т – емкость по-глощения (ммоль на 100 г почвы); 0,05Т – при расчетах норм гипса до-пускают, что до 5% натрия от емкости поглощения может оставаться в почве. Такое количество натрия не отражается отрицательно на ее свой-ствах; Na+ − содержание поглощенного натрия (ммоль на 100 г почвы); 0,086 –молярная масса эквивалента гипса (1/2 CaSO 4·2H2O), г/ммоль, необходимого для вытеснения поглощенного натрия из одной тонны почвы; h – мощность пахотного слоя (см); ρв – плотность почвы, г/см3.
Дано: содержание поглощенного натрия 18,75 ммоль/100 г и емкость погло-щения Т = 46,2 ммоль на 100 г почвы; плотность почвы ρb=1.32 г/см3 и мощ-ность пахотного слоя h=22см
Таблица 19
Классификация солонцов (по «Классификации и диагностике почв ссср»,1977)
|
Тип |
Подтип (по |
|
|
Род* |
|
|
|
|
Вид* |
|
|
|
|||||
|
|
зональному |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
признаку) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Автоморф- |
Черноземные |
По химизму, типу засоления: со- |
По |
мощности над- |
|
|||||||||||||
ные, |
грунто- |
Каштановые |
довые, |
смешанные |
(содово- |
солонцового |
гори- |
|
||||||||||
вые |
воды ни- |
Бурые |
полу- |
сульфатные, |
содово-хлоридно- |
зонта А1: корковые |
|
|||||||||||
же 6 м |
пустынные |
сульфатные); нейтральные (суль- |
(до 3 см); мелкие (3- |
|
||||||||||||||
Полугидро- |
Лугово- |
|
фатно-хлоридные, |
|
хлоридно- |
10 см); средние (10- |
|
|||||||||||
морфные, |
черноземные |
сульфатные) |
|
|
|
18 |
см); глубокие |
|
||||||||||
грунтовые во- |
Лугово- |
|
По глубине засоления (верхняя |
(>18см) |
|
|
|
|||||||||||
ды на глубине |
каштановые |
граница |
солевых |
выделений): |
По содержанию по- |
|
||||||||||||
3-6 м |
Лугово- |
|
солончаковые – легкорастворимые |
глощенного |
Na |
в |
|
|||||||||||
|
|
бурые |
полу- |
соли на глубине 5-30 см; высоко- |
солонцовом |
гори- |
|
|||||||||||
|
|
пустынные |
солончаковатые – 30-50 см; солон- |
зонте: |
остаточные |
|
||||||||||||
|
|
Лугово- |
|
чаковатые – 50-100 см; глубокосо- |
до 10%; малонатрие- |
|
||||||||||||
|
|
мерзлотные |
лончаковатые – 100-200 см; несо- |
вые – 10-25%; сред- |
|
|||||||||||||
|
|
лончаковатые |
(глубокозасолен- |
ненатриевые |
– |
25- |
|
|||||||||||
Гидроморф- |
Черноземно- |
|
||||||||||||||||
ные, |
грунто- |
луговые |
ные) > 200 см. |
|
|
|
40%; |
многонатрие- |
|
|||||||||
вые воды вы- |
Каштаново- |
По степени засоления: солонцы- |
вые - >40% |
|
|
|
||||||||||||
ше 3 м |
луговые |
солончаки; |
сильнозасоленные; |
По |
степени |
осоло- |
|
|||||||||||
|
|
Бурые |
полу- |
среднезасоленные; |
слабозасолен- |
дения: |
слабоосоло- |
|
||||||||||
|
|
пустынные |
ные; незасоленные (встречаются |
делые; |
осолоделые; |
|
||||||||||||
|
|
луговые |
редко) |
|
|
|
|
сильноосолоделые. |
|
|||||||||
|
|
Лугово- |
|
По глубине залегания карбона- |
По |
структуре |
со- |
|
||||||||||
|
|
болотные |
тов и гипса: высококарбонатные – |
лонцового горизон- |
|
|||||||||||||
|
|
Лугово- |
|
выше 40 см; глубококарбонатные |
та В1: столбчатые; |
|
||||||||||||
|
|
мерзлотные |
–глубже 40см; высокогипсовые – |
ореховатые; |
призма- |
|
||||||||||||
|
|
|
|
выше 40 см; глубокогипсовые – |
тические; глыбистые |
|
||||||||||||
|
|
|
|
глубже 40 см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
*Разделение на роды и виды относится ко всем типам
29
Решение. Находим содержание поглощенного натрия в % от емкости погло-щения % Na+ =18,75:46,2∙100=40,6%. По табл. 19 вид солонца - многона-триевый.
Рассчитываем мелиоративную норму гипса по формуле (19):
МГ = 0,086(18,75 – 0,05∙46,2)∙22∙1,32 ≈41т/га
Задача 7. Качественные определения хлоридов, сульфатов и соды в вод-ных вытяжках (лабораторная работа)
Ход определений
10 г воздушно-сухой почвы поместить в колбу, емкостью 250 мл и при-лить 50 мл дистиллированной воды, закрыть пробкой и взболтать 1-2 мину-ты, профильтровать. Фильтрат разлить в 2 пробирки; оставшуюся суспензию перелить в фарфоровую чашку.
1. Определение иона хлора (Сl-). К 5-10 мл исследуемой вытяжки до-бавить 2-3 капли 1% раствора азотнокислого серебра, подкисленного HNO3. В присутствии хлора образуется помутнение или белый осадок AgCl. За по-явлением осадка наблюдают на черном фоне.
Определение сульфат-иона (SO42-). В пробирку с 5-10 мл исследуемой вытяжки прибавить 3-4 капли 10% раствора хлористого бария, слегка под-кисленного соляной кислотой. В присутствии сульфат -иона из раствора вы-падает белый кристаллический осадок. Помутнение в пробирке наблюдать сбоку на черном фоне через 1-2 минуты.
Пробу на соду следует делать в суспензии в белой фарфоровой чашке, приливая фенолфталеин по краям. Если в малиновый цвет суспензия не окра-сились после прибавления фенолфталеина, то СО32- в этом растворе нет. Сода отсутствует.
ОСУШИТЕЛЬНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ
ЗАНЯТИЕ 5. Определение междренных расстояний. Семинар.
Цель занятия – ознакомить студента с особенностями почв избыточного ув-лажнения, понятиями время и норма осушения, расчетными методами опре-деления междренных расстояний, условиями применения кротового дренажа и методами определения устойчивости кротовых дрен, вопросами закупорки гончарного дренажа гидроокисью железа.
Вопросы для самостоятельной подготовки студента к занятию:
Определение коэффициента фильтрации (Кf) для расчета дренажа в поле
в лаборатории.
Время и норма осушения
Глубина осушения и междреннные расстояния.
