Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
0122-Зайдельман_Ф.Р._и_др.-2008.docx
Скачиваний:
6
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
1.62 Mб
Скачать
  • 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

    1. 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.

    1. 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.

    1. Проводят определение κср пасты по вышеизложенной методике.

    2. Определяют κ25 поливной воды.

    3. 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

    1. Соли токсичные и нетоксичные для растений.

    1. Порог токсичности отдельных анионов для растений.

    2. Тип химизма засоления и степень засоления почв.

    3. Определение и диагностика солончаков и солончаковатых почв.

    4. Определение и диагностика солонцов и солонцеватых почв.

    5. Удаление солей из профиля засоленных почв.

    6. Расчет промывной нормы по Л.П. Розову, В.Р. Волобуеву.

    7. 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:

    1. Над чертой – сумма солей, под чертой – сумма токсичных солей.

    1. 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.

    1. 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.

    1. 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:

    1. Определение коэффициента фильтрации (Кf) для расчета дренажа в поле

    • в лаборатории.

  • Время и норма осушения

  • Глубина осушения и междреннные расстояния.