Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мелиоративное земледелие
.pdf
Если же суммарное водопотребление (СВ) за вегетацию отнести к урожаю
товарной продукции, то получим коэффициент водопотребления (KB):
KB = Wв-Wо+ О + ∑ Р
У
где WB
- запасы влаги в почве весной, м3/га;
W0 – запасы влаги в почве осенью, м/га;
О – осадки за вегетационный период, /га;
сумма всех поливов (оросительная норма), м/га;
У – урожай товарной продукции, т/га.
Особое внимание при расчете коэффициента водопотребления следует
обращать на одинаковую размерность всех показателей.
Коэффициент водопотребления, как и транспирационный
коэффициент не представляет строго определенной величины для каждого
растения, но его проще и реальнее вычислить. Планируя урожайность и
зная величину KB, можно рассчитать количество недостающей воды.
Разница между расчётным суммарным водопотреблением и фак-
тическим и будет оросительной нормой (количество воды, подаваемое за
все поливы на 1 га в течение вегетации или оросительного периода). В
условиях конкретного года все исходные данные могут значительно
отличаться от среднемноголетних, поэтому в засушливые годы
оросительная норма возрастает, а во влажные уменьшается.
Рассматривая водный режим при орошении, нельзя не коснуться
такого водного свойства как водопроницаемость (способность почв
впитывать и пропускать через себя воду в более глубокие слои). От её
величины зависит в значительной мере и возможность предохранения
почвы от размыва.
Воздушный режим почв
Воздушный режим почв – совокупность всех явлений поступления,
передвижения и расходования почвенного воздуха – в значительной мере
31
зависит от водного режима почв, поскольку почва как система состоит из
трёх частей: твёрдого вещества, почвенной влаги и воздуха.
Объём почвенных пор, занятых влагой и воздухом, составляет
пористость почвы, Её величина в пахотном слое минеральных почв
находится в пределах от 48 до 65%, в подпахотных слоях – от 40 до 50%.
Однако, в избыточно увлажнённых, особенно подзолистых глинистых
почвах в процессе оглеения иллювиального горизонта происходит его
упаковка вмываемыми илистыми частицами, потеря структуры, вследствие
чего пористость снижается до 25-35% (Журавлёв, 1973). Процесс
уплотнения может идти и за счёт воздействия оросительной воды, наиболее
заметен он при крупнокапельном орошении с высокой интенсивностью за
единицу времени.
В мелиоративной практике значительное внимание уделяется
различию активных и неактивных пор почвы. Активными считаются поры,
диметр которых больше 30 мк. В них легко проникают корни, корневые
волоски, влага и обеспечивается хороший воздухообмен. По мере
уменьшения пористости почв исчезают, прежде всего, эти активные поры,
что существенно ухудшает воздухообмен и водопроницаемость.
Количество воздуха, вмещающегося в почве, характеризуется
пористостью аэрации (S
), как разницей между пористостью и объемом пор,
A
занятых водой:
SA=So - BOБ,
где SA - пористость аэрации, %;
So - пористость, %;
BOБ - объемная влажность почвы, %.
Практически влажность почвы определяют в весовых процентах
(Ввес), как содержание влаги по отношению к абсолютно сухой массе
почвы. Для получения объёмной влажности используют плотность почвы
(dv):
B
OБ =
32
Ввес * d
v
Главная составная часть почвенного воздуха – азот. Несмотря на его
инертность, он играет существенную роль в обеспечении почвы
азотфиксирующими микроорганизмами. Затруднений в обеспечении
азотфиксации почвенным азотом при постоянно идущем газообмене не
бывает даже при орошении. К сожалению, такого вывода нельзя сделать о
наиболее существенной составной части почвенного воздуха - кислороде.
Он интенсивно поглощается корнями и аэробными микроорганизмами, и
недостаток его тормозит эти процессы, что особенно заметно на тяжёлых
заплывающих серых лесных почвах, аллювиальных, оподзоленных и
осолоделых. При орошении недостаток кислорода может быть вызван не
только общими для обычного земледелия причинами (например,
уплотнение почвы и, как результат, уменьшение пористости), но и
уменьшением пористости аэрации. Отсюда острейшая необходимость
правильного нормирования поливов, особенно предупреждения
переувлажнения почвы, образования и длительного стояния луж. Важно не
допустить увеличения содержания в почвенном воздухе углекислого газа за
пределы 1%.
В значительной мере газообмен между почвенным и атмосферным
воздухом осуществляется под влиянием естественных причин (суточные и
сезонные колебания температур, атмосферное давление, дождь, ветер).
Аэрацию орошаемой почвы можно улучшить глубоким рыхлением в
дополивной период, щелеванием или просто междурядной культивацией на
пропашных культурах. Особенно эффективно щелевание на
старовозрастных многолетних травах. Можно использовать окучивание
(например, картофеля, капусты, кукурузы) или даже возделывать культуры
на грядах. Существенную роль играет способ орошения. Лучшими будут
внутрипочвенное орошение или хотя бы полив по бороздам. Но в Западной
Сибири наши возможности очень скромны, поскольку орошение
производится в основном дождеванием.
33
Почвы болот в естественном состоянии почти не содержат свободного
кислорода. Поэтому осушение болот в первую очередь направлено на
обеспечение аэрации почвы. При хорошей аэрации растения полнее
усваивают питательные вещества, как из естественного запаса, так и
внесенные с удобрениями.
В составе воздуха торфа целинного болота мало кислорода, но в
заметном количестве содержатся метан, аммиак, сероводород и другие
вредные для растений газы. С плохой аэрацией почвы связано накопление в
ней вредных для растений продуктов неполного окисления (нитриты,
сульфиды, сложные альдегиды, закисные соединения железа и т.п.).
Поэтому сразу после осушения необходимо планировать первичную
обработку торфа в сроки, позволяющие провести проветривание и
промораживание пластов.
На слабо осушенных почвах и при подтоплении корней культурные
растения гибнут от нарушения газообмена в клетках корня, потому что
дыхание идёт за счёт кислорода содержащегося в растительном организме
(анаэробное дыхание). И на осушенных торфах газообмен не всегда
удовлетворителен из-за остающейся высокой влажности и малой амплитуды
суточных температур корнеобитаемого слоя почвы. Культурные растения,
особенно сахарная свёкла, на болотных почвах обнаруживают ярко
выраженный аэротропизм. Корни при недостаточной аэрации, проникнув
на некоторую глубину вертикально, изгибаются и продолжают рост в
горизонтальном направлении.
В условиях Западной Сибири чаще всего на осушенных землях
высевают многолетние травы. Нередко ещё молодые травостои начинают
изреживаться и вновь появляются представители прежней болотной
растительности. Это верный признак недостаточной аэрации, что
встречается, прежде всего, на участках удалённых от каналов и дрен.
Требуется либо дополнительное осушение, либо аэрационный дренаж,
оборудование дрен аэрационными трубками и принудительное введение
34
кислорода в дрены. Практическим выходом может быть гребневая культура
Субстрат
Теплоемкость,
% к воде
Теплопроводность,
Кал см
2
/с
Воздух
0,03
0,00006
Вода
100
0,00136
Торф
47,7
0,00027
Песок
19,6
0,00930
Глина
23,3
0,00220
Табли
Табли
или хотя бы подбор культур, устойчивых к избытку влаги в почве и
недостаточной аэрации.
Тепловой режим почв
Под тепловым режимом почв понимают совокупность явлений
поступления, аккумуляции и переноса тепла в почве. Что же с этими
явлениями происходит при проведении орошения или осушения? Для
ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть изменения основных
тепловых свойств почвы: теплоёмкости, определяемой количеством тепла в
калориях, необходимого для поднятия температуры единицы массы (1 г)
или объёма (1 см3) почвы на 1°С и, теплопроводности, т.е. способности
проводить тепло, выражаемой количеством тепла в калориях, проходящего
в секунду через слой почвы в 1 см поперечным сечением 1 см при
температурном градиенте между двумя поверхностями 1°С.
Если теплоёмкость воды принять за 100%, то у минеральной части
почвы (песок-глина) она составит 19,6-23,3%, а у воздуха – только 0,03%
(табл. 2). Различия весьма значительны, поэтому при орошении, когда
увеличивается удельный вес воды в почве за счёт воздуха, потребуется
больше тепла для нагрева единицы объёма почвы. Значит, влажная почва
более теплоёмка, чем сухая, что сдерживает её прогревание. К тому же
температура влажной почвы заметно снижается вследствие испарения из
нее воды.
Таблица 2 – Тепловые свойства почв
35
Существенны различия между воздухом и водой и по теплопро-
водности, соответственно 0,00006 и 0,00136 кал см
2
/с, что приводит к
увеличению данного показателя на орошаемых землях.
Однако здесь отмечается гораздо большее влияние, чем при рассмотрении теплоёмкости, гранулометрического состава почвы. Так,
теплопроводность глины даже выше, чем воды (0,00220 кал-см2/с),
когда теплоёмкость ниже в четыре с лишним раза. Особенно высокие
показатели у песка – 0,00930 кал-см2/с. Отсюда песчаные почвы - хорошие
проводники тепла, а глинистые – плохие.
Знание рассмотренных тепловых свойств почвы позволяет правильно
ориентироваться при выборе места для посева или посадки
наиболее теплолюбивых культур, особенно с длинным вегетационным
периодом, отдавая предпочтение более легким почвам и не допуская
их высокого увлажнения в весенний период. Дополнительное же
промачивание почвы подзимними поливами снижает угрозу вымерзания
корней. Об этом нужно помнить, выращивая озимые хлеба и плодовоягодные культуры.
В Сибири подзимние поливы способствуют медленному повышению температуры почвы весной, что, в свою очередь,
сдерживает посев теплолюбивых культур. Но в ряде случаев, оттягивание
оттаивания почвы, парадоксальное для зоны с коротким периодом
вегетации, оказывается полезным. Например, цветки ряда плодово-ягодных
культур с ранними сроками цветения (слива, черная смородина) часто
гибнут от весенних заморозков, а более позднее цветение на фоне орошения
(с осени или ранней весной) сохраняет урожаи. Однако не надо забывать,
что решение в пользу проведения влагозарядковых поливов зависит не
только от проблем теплового режима почв но и от глубины залегания
грунтовых вод.
Ещё более плодотворно влияние поливной воды на тепловой режим
почв в летний период. Здесь положительное воздействие поливов
36
проявляется в уменьшении амплитуды колебаний температуры почвы и
растений. По причине более высокой теплоёмкости воды в сравнении с
воздухом и большего её испарения с поверхности, орошаемая почва
нагревается днём не столь интенсивно, а в Сибири летом часто в дневные
часы температура почвы, приземного слоя воздуха и растений превышает
оптимальный уровень, вызывая резкое замедление процесса фотосинтеза.
Ночью же, наоборот, почва меньше охлаждается за счёт накопленного днём
тепла. В результате сглаживается амплитуда суточного колебания
температуры почвы, что создаёт более благоприятные условия для
жизнедеятельности растений.
Торфяные почвы являются основным объектом осушительных
мелиораций. Теплоёмкость торфа более чем в два раза превышает те-
плоёмкость минеральных почв, а по теплопроводности он, наоборот, во
много раз уступает минеральным почвам.
Питательный режим почв
Питательный режим означает совокупность всех явлений поступления
передвижения и расходования питательных элементов в условиях
мелиорации.
Рассмотрим влияние орошения на питательный режим почв и сразу
отметим, что условия питания существенно изменяются. Особенно
заметные изменения возможны по азоту, потому что его соединения
(нитраты), хорошо растворимы в воде. Важно не допустить вымывания
нитратов за пределы корнеобитаемого слоя, тем более в грунтовые воды.
Возможно при орошении и снижение нитрифицирующей деятельности
микроорганизмов. Значит, избыточные поливы особенно вредны для
будущего обеспечения растений азотом. Есть основания для рекомендации
дробного внесения азотных удобрений. Это легче осуществить при
междурядных обработках пропашных культур или при подкормочных
поливах.
37
Потребность в дополнительном азотном удобрении появляется не
только из-за возможного снижения содержания азота в почве при поливах,
но и по причине более мощного развития растений на фоне оптимального
увлажнения.
Менее заметно при орошении изменение запасов фосфора в пахотном
слое, т.к. они слабо подвижны из-за медленной и слабой растворимости.
Это позволило рекомендовать в Западной Сибири при орошении вносить
фосфорные удобрения в запас (Гоф, 1988). А вот соединения калия могут
перемещаться по профилю почвы, но это, скорее, способствует
окультуриванию нижних слоев почвы.
Орошение может изменить условия и по обеспеченности растений
микроэлементами. Это заметно проявляется при снижении аэрации, т.е. при
переполиве, когда образуются закисные соединения железа и затрудняется
поступление в растения бора, меди и других микроэлементов.
При осушении избыточно увлажненных земель особенно торфяно-
болотных, существенно возрастает жизнедеятельность микроорганизмов,
скорость разложения торфа, а, следовательно, и высвобождение элементов
питания из органических соединений, прежде всего азота.
При значительном (1,0-1,1 м) и устойчивом понижении уровня
грунтовых вод в вегетационный период торф в большей мере освобождается
от вредных для растений продуктов неполного окисления. В этих условиях
разложением охватывается более мощный слой торфа, и он разлагается
быстрее и полнее.
В начале освоения глубоких торфяников желательно устанавливать
повышенную норму их осушения, а затем, чтобы избежать бесполезных
потерь элементов питания, несколько пониженную. До некоторой степени
это регулируется естественным путём: свежевырытые каналы сушат
торфяники глубже, чем постепенно заиляющиеся. Более действенным
средством будет предупредительное шлюзование, при котором можно
38
опускать щиты шлюзов после спада весенних вод и этим поддерживать
повышенную влажность торфа летом.
Нормами осушения можно регулировать обеспечение растений
элементами питания при разной степени разложения торфа. На глубоких, но
слаборазложившихся, торфах для усиления их минерализации требуется
большее осушение, нежели на сильно разложившихся, где процесс этот
нужно сдерживать.
На маломощных торфах, особенно подстилаемых легким торфом,
сильное опускание уровня грунтовых вод недопустимо, так как при
пересыхании торфов нельзя будет реализовать полученное за счет большей
минерализации сухого торфа дополнительное минеральное питание.
Воздействие на питательный режим не заканчивается только прямым
действием осушения. Появляется возможность обработки почвы, а значит и
дальнейшего влияния на этот режим. Например, ранняя зябь приводит к
более энергичному разложению торфа, чем поздняя. На это необходимо
обращать особо пристальное внимание при освоении болот Западной
Сибири, преимущественно располагающихся в зоне недостаточной
теплообеспеченности и малой степени разложения торфа. В начальный
период освоения болот (первые 2-3 года) на них желательны
многочисленные рыхления, так они способствуют разложению торфа. По
мере накопления питательных веществ, прежде всего азота, количество
рыхлений необходимо сокращать и сдвигать на более поздние сроки
обработку зяби.
Не следует забывать и о возможности регулирования минерализации
торфа подбором соответствующих культур. Если под пропашными этот
процесс идет интенсивно, тем более в пару, то под многолетними травами
он затухает и приближается к естественному.
Анализируя содержание отдельных элементов питания в торфяно-
болотных почвах, необходимо отметить, что почти весь калий находится в
органическом веществе торфа. Его валовые запасы незначительны по
39
сравнению с черноземами, но содержится он в отмерших клетках торфа в
ионной форме и легко освобождается из них простым выщелачиванием
водой. Однако планирование высоких урожаев на осушенных болотах
должно предусматривать и внесение калийных удобрений, особенно под
калиелюбивые культуры (картофель, корнеплоды, овощные культуры).
Фосфор в торфяно-болотных почвах также почти весь связан с
органическим веществом торфа, тогда как в черноземных, доли
органического и минерального фосфора примерно равны. Однако фосфор, в
отличие от калия, не столь подвижен, поэтому в большинстве случаев на
осушаемых землях требуется фосфорное удобрение.
При недостаточном осушении идёт замедленная мобилизация азота, а
при глубоком – возникает односторонний и потому вредный
избыток доступного азота. Для восстановления оптимального соотношения
N:P:K потребуется либо уменьшить норму осушения, либо
увеличить нормы внесения фосфорных и калийных удобрений. Второй путь
будет более интенсивным, но приведет к увеличению скорости разложения
торфа.
Физическое состояние пахотного слоя почв
Мелиорация может оказать положительное или отрицательное
действие на физическое состояние почв: пористость, плотность,
гранулометрический состав и структуру.
При поливе реально уменьшение пористости почв, особенно это
заметно при поливе затоплением (в Сибири - при лиманном орошении) и
дождевании с большой интенсивностью и крупностью капель.
Уменьшение пористости приводит к увеличению плотности почвы.
Возможный путь снижения скорости течения этих негативных процессов в
нашем регионе – уменьшение интенсивности дождя, поскольку
рекомендации по введению внутрипочвенного орошения пока не
обоснованы по ряду причин и, прежде всего, климатических.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]