Практические занятия по почвоведению, рекультивации и мелиорации ландшафта. Учебное пособие

Раздел 2. МЕЛИОРАЦИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА

Учебная программа по курсу «Рекультивация и мелиорация ланд- шафта» составлена в соответствии с Федеральным государствен- ным образовательным стандартом высшего образования по на- правлению подготовки бакалавров очно-заочной формы обучения «Педагогическое образование» по профилю «Биология».

Мелиорация (улучшение) земель является важной составляющей природообустройства. Мелиорация– это коренное изменение компо- нентов природы, осуществляемое для повышения потребительской стоимости (полезности) земель. В отличие от временных мероприя- тий по улучшению земель (расчистка поверхности, вспашка, удобре- ния и т. п.) мелиорация приводит к фундаментальному длительному изменению природных условий или компонентов природы, сохраня- ющемуся десятки и сотни лет. Основными объектами мелиоративных мероприятий традиционно являются земли засушливой зоны, тре- бующей орошения, переувлажненные и заболоченные земли, требу- ющие осушения, и земли засоленные, испытывающие потребность в химической мелиорации [9].

Тема 1. Анализ образцов воды с целью определения ее пригодности для полива

Определение общей засоленности почвы и воды методом кондуктометрии

Кондуктометрия – совокупность электрохимических методов анализа, основанных на измерении электропроводности раство- ров. Кондуктометрия применяется для определения концентрации растворов солей, кислот, оснований. Позволяет судить о пригодности воды для полива и общей засоленности почвы. Электропроводность воды и водных вытяжек выражается в миллисименсах/см или дСм/м (величина обратная Ому). Для работы используют специальные при- боры-кондуктометры или иономеры с кондуктометрическим датчи-

ком (рис. 1, с. 32).

31

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

Рис. 1. Прибор «Экотест-01» с кондуктометрическим датчиком

Таблица 1

Классификация оросительной воды по электропроводности

Задание 1. Определить общую засоленность почвы и воды мето- дом кондуктометрии.

Порядок определения засоленности почвы с помощью прибора «Экотест-01».

Образец грунта тщательно перемешать и высушить до воздуш- но-сухого состояния в сушильном шкафу при температуре 50–60 °С. Высушенный образец измельчить в фарфоровой ступке и просе-

32

РАЗДЕЛ 2. МЕЛИОРАЦИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА

ять через сито 1–2 мм. Масса грунта аналитической пробы – 30 г, для органических (торфяных) грунтов – 15 г. Взвешивание проводить на аналитических весах с точностью 0,1 г. Навеску поместить в кони- ческую колбу на 250 мл и добавить 150 мл дистиллированной воды. Перемешать на ротаторе в течение 15 минут. Отфильтровать пробу через сухой складчатый фильтр. Первые мутные пробы фильтрата от- брасывают.

Включить прибор в сеть. Кнопкой выбора диапазона измерения установить мСм/см (индикатор диапазона мигает). Опустить кондук- тометрический и температурный датчики в емкость с фильтратом, следя за тем, чтобы уровень жидкости был не ниже метки на датчике

(см. рис. 1).

Произвести считывание показаний на дисплее прибора. Сделать вывод о пригодности почвы для выращивания сельскохозяйственных культур.

Для анализа воды, с целью определения ее пригодности для оро- шения, необходимо налить исследуемую воду в технологическую емкость, опустить в нее датчики и произвести измерения, как ука- зано выше.

Потаблице2 сделатьвыводопригодностиданнойводыдляполива различных культур. При этом следует иметь в виду, что минимально допустимая засоленность находится в пределах 0,2 мСм/см.

Таблица 2

Показатели электропроводности воды, почвенной вытяжки и солеустойчивость культур

33

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

Задание для самостоятельной работы. Используя материал лек-

ций, учебника [5] и пособия [4], самостоятельно ответить на вопросы.

Вопросы к теме 1

1.Чтотакое кондуктометрия?

2.Какиеданныеможнополучитьпорезультатамкондуктометри- ческого анализа?

3.Какой верхний предел допустимой засоленности для большин- ства сельскохозяйственных культур?

4.Какой верхний и нижний предел засоленности поливной воды?

5.Какие сельскохозяйственные культуры наиболее устойчивы

кзасолению?

6.Какие сельскохозяйственные культуры наименее устойчивы

кзасолению?

Тема 2. Определение общей минерализации воды по сухому остатку

Общая минерализация – это суммарное количество раство- ренных в воде минеральных и органических веществ. Определяется по плотному или сухому остатку, образующемуся после выпаривания профильтрованной воды и последующего высушивания в сушиль-

34

РАЗДЕЛ 2. МЕЛИОРАЦИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА

ном шкафу при t = 105 °С до постоянного веса и его взвешивания. Определение прокаленного остатка проводят путем прокаливания в муфеле при 600 °С сухого остатка.

Задание 2. Определить общую минерализацию воды по сухому остатку.

Из образца поливной воды, взятой для анализа, отлить примерно

80–100 мл.

Подготовить воронку со складчатым фильтром и чистую колбу. Отфильтроватьточно50 млводыипоместитьвфарфоровуючашку для выпаривания. Выпарить (избегая разбрызгивания воды) всю воду

досуха.

Поместить чашку с осадком в муфельную печьдля прокаливания. Расчет сухого остатка (Х) и прокаленного остатка (Y) в мг/л вычис-

ляют по формуле

где а– вес сухого или прокаленного остатка мг; V – объем пробы, взятой для определения, мл; 1000 – коэффициент пересчета на один литр.

По величине плотного (сухого) остатка проводят классификацию вод по степени минерализации (табл. 3).

По результатам анализа сделатьвывод о пригодности водыдля по- лива (привести перечень культур, для которых данная вода пригодна по степени минерализации).

35

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

Тема 3. Определение органолептических свойств поливной воды

Для забора воды с целью полива могут быть использованы самые разные источники, такие как: реки, озера, водохранилища, пруды, та- лые воды и сезонные воды лиманов, бытовые и промышленные сточ- ные воды (после предварительной подготовки) ит. д. Вода, используе- мая для полива, должна соответствовать определенным показателям.

Студентам предлагается принести свои образцы воды для анализа вчистойпластиковойилистекляннойпосудевпределаходноголитра на бригаду (количество человек в бригаде определяет преподаватель исходя из числа студентов в группе). Образец должен быть снабжен этикеткой со следующими данными (табл. 4).

К физическим показателям относят: температуру, мутность, цвет- ность, привкус и запах. Это все органолептические показатели воды.

Температура поливной воды может оказывать существенное влияниенаростиразвитиерастений. Холоднаяводаможетзадержать их развитие, наоборот, теплая вода удлиняет вегетационный период и способствует некоторому продвижению теплолюбивых растений в более северные районы. Температура поверхностных вод обычно бывает обусловлена временем года, подземных – определяется гео- графической широтой местности, глубиной их залегания. По темпе- ратуре воды делятся на:

1)весьма холодные– до 5 °С;

2)холодные– до 10 °С;

3)тепловатые– до 18 °С;

4)умереннотеплые– до 37 °С;

5)горячие– свыше 37–40 °С.

Мутность воды обусловлена присутствием в ней во взвешен- ном состоянии минеральных и органических частиц разной степени дисперсности (илистые частицы, органические и минеральные кол- лоиды, гидроокись железа и алюминия, кремневая кислота, микро- организмы, планктон и др.). Характеризуется количеством сухого вещества (в миллиграммах), отфильтрованного из 1 литра. По ГОСТ

36

РАЗДЕЛ 2. МЕЛИОРАЦИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА

2874-73 количество взвешенных веществ в хозяйственной и питьевой воде не должно превышать 1,5 мг/л.

Измерение производится по светопропусканию.

На станциях по очистке воды вместо мутности определяют ее про- зрачность в градусах.

Ход анализа. На дно стеклянного цилиндра высотой не менее 15 см идиаметром 2,5–3 см кладутфарфоровыйдиск (пластину с мет- кой толщиной 1 мм или шрифт). Цилиндр заполняют водой до тех пор, пока метка или шрифт едва различаются. Этот слой и характе- ризует прозрачность исследуемой воды: 1 см слоя воды соответству- ет1 градусу прозрачности. Наивысшая прозрачностьможетдостигать 90–100 градусов, а в мутной воде снижаться до 5–10 градусов.

Мутностьводы, обусловленная взвешенными в ней частицами (на- носы), может указывать на различные свойства поливных вод в зави- симости от того, какую роль эти наносы будут играть при поливе, по- ложительную или отрицательную.

Наносыкрупнее0,1–0,05 ммвыпадаютизводыизаиливаютороси- тельную сеть, а это приводит к нежелательным затратам на их очист- ку. Фракция от 0,05 до 0,001 мм имеет невысокие питательные свой- ства, но, поступая на поля, она может улучшить физические свойства тяжелых почв, повысив их водопроницаемость.

Илистые частицы (< 0,001 мм) обладают большой питательной ценностью, в их составе много органических веществ. Илистые на- носы полезны для почв легкого гранулометрического состава в плане кольматажа, улучшения структуры этих почв и их питательного режи- ма (например, за счет поступления калия, фосфора, кальция ит. д.).

Задача практических работников состоит в том, чтобы на основа- нии оценки оросительной воды по качеству наносовтак организовать ее подачу, чтобы илистые частицы, богатые питательными вещества- ми, попадали на поля, а песчаные и крупнопылеватые задерживались до поступления их в каналы.

Цветность или окраска воды обуславливается органическими веществами и механическими примесями. Так, гуминовые вещества придают воде желтовато-коричневый оттенок, а примеси коллоидов, ила– серый.

Соли закиси железа (Fe++) окрашивают воду в зеленовато-голубой цвет, а свободная сера (может образовываться при oкислении серово- дорода) – в голубой. Любая окраска воды указываетна ее низкое каче- ство и сомнительность применения в орошении.

37

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

Визуальное определение. Пробу воды наливают в цилиндр с плоским дном высотой 10 см. Рассматривают пробу в цилинд- ре сверху на белом фоне при рассеянном дневном освещении. Результаты определения описываются словесно с указанием оттен- ка и интенсивности окрашивания (слабое или сильное).

Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, попадающие в нее естественным путем или со сточными водами.

Органолептически запах определяют при 20 °С и 60 °С и опи- сывают словесно, например: землистый, фекальный, гнилостный, травянистый, плесневый, тухлый, торфяной, запах химических ве- ществ (хлорфенольный, фенольный, сероводородный, йодный ит. д.) или растений (огуречный, запах роз, настурций и т. д.).

Ход определения. В две конические колбы на 250 мл приливают по 150 мл испытуемой воды. Одну взбалтывают, открывают пробку иопределяютзапахприкомнатнойтемпературе(около20 °С). Вторую колбу прикрывают часовым стеклом, подогревают до 60 °С, переме- шивают содержимое, открывают колбу и также органолептически устанавливают характер и интенсивность запаха.

Запах оценивают по пятибалльной шкале (табл. 5) [3].

Таблица 5

Определение запаха поливной воды

Внимание! Определение привкуса образца можно проводить только после получения результатов бактериологического анализа.

38

РАЗДЕЛ 2. МЕЛИОРАЦИЯ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА

По результатам анализа органолептических свойств заполнить итоговую таблицу (табл. 6) и сделать вывод о пригодности образца для оросительных целей.

Таблица 6

Результаты анализа поливной воды по органолептическим свойствам

Задание для самостоятельной работы. Используя материал лек-

ций, учебника [7] и пособия [3], самостоятельно ответить на вопросы.

Вопросы к теме 3

1.Чтотакое органолептические свойства?

2.Какие органолептические свойства воды вы можете назвать?

3.Какое значение имеет показатель мутности воды? Как опреде- лить мутность воды?

4.Какое значение имееттемпературный показатель?

5.Чем обусловлен цвет воды?

Тема 4. Определение химических свойств поливной воды

ГОСТ вод, используемых для полива, включает 24 различных пара- метра.

Среди них выделяют агрономические, технические и экологические показатели. Вот некоторые из них (табл. 7).

39

Т. В. АРХИПОВА, И. М. ВАЩЕНКО, В. С. КОНИЧЕВ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ, РЕКУЛЬТИВАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ ЛАНДШАФТА

Задание 1. Определение рН образца поливной воды.

Для определения кислотности (рН) поливной воды используют рН-метр И-150 с универсальным электродом (см. раздел «Агрохими- ческие свойства почв», рис. 4).

•Налить в стаканчик пробу поливной воды в количестве 50 мл.

•Опустить в пробу универсальный электрод стермодатчиком.

•После стабилизации показаний произвести считывание резуль- татов измерения.

•Сделать вывод о пригодности воды для поливных целей по дан- ному показателю.

Задание 2. Определение содержания нитрат-иона в поливной воде. Высокое содержание нитратного и аммонийного азота в полив- ной воде свидетельствуето загрязнении источника водозабора сточ- ными и дренажными водами, поступающими с полей, избыточным количеством азотных удобрений. Кроме этого, повышенное содер- жание нитратов недопустимо для закрытых оросительных и осуши- тельных сетей, так как при высоком содержании нитратов стиму- лируется рост различных водорослей и сорняков, закупоривающих

регулирующую сеть.

Для определения содержания нитрат-иона в поливной воде ис- пользуетсянитратомеррХ-150 МИ(см. раздел«Агрохимическиесвой- ства почв», тема 2, задание 2, рис. 5).

Ход работы

1.Включить нитратомер в сеть.

2.Проверить настройку прибора согласно инструкции.

3.Установитьдля измерения диапазон 6 с помощью кнопок.

4.Налить в стаканчик 25 мл экстрагирующего раствора и 25 мл образца поливной воды.

5.Опустить в пробу ионоселективный электрод и электрод сравнения.

6.После стабилизации показаний произвести считывание ре- зультатов с дисплея (мг/л, г/л).

7.Сделать вывод о пригодности поливной воды по данному по- казателю.

Задание 3. Определение окисляемости поливной воды. Окисляемость воды обуславливается в основном присутствием

в ней органических веществ, а также некоторых неорганических при-

40