Влияние орошения на степные черноземы и их охрана

В настоящее время опыт ирригации черноземов обобщен в трудах многих исследователей (В.А. Ковда, В.В. Егоров, А.В. Новикова, С.А. Николаева, В.Е. Приходько и др.) которые пришли к выводу, что на черноземы орошение влияет в целом неблагоприятно. При этом в одних случаях неблагоприятные последствия орошения развиваются медленно, в других – очень быстро, уже в первые годы орошения. Разнообразие проявлений влияния орошения на свойства почв зависит от сочетания ряда факторов: степени дренированности территории; исходных параметров состояния (гранулометрического и минералогического состава, карбонатности, степени гумусированности, наличия солонцеватости и глубинной засоленности); качества оросительной воды (минерализации, ионного состава, щелочности); режима орошения; агротехнологии. Благоприятное сочетание всех этих факторов, обеспечивающих сохранность черноземов, эффективность их орошения, наблюдается в природной обстановке значительно реже, чем неблагоприятное. Обусловлены они главным образов изменением гидрологической и геохимической ситуации степного ландшафта, применением для орошения вод повышенной минерализации неблагоприятного состава, а также избыточными механическими нагрузками на почвы, находящиеся в состоянии повышенного увлажнения.

Черноземы обладают генетическими особенностями, определяющими их слабую устойчивость к изменению гидрологического режима. Повышенное содержание гумуса и глин смектитового типа, что свойственно черноземам, обусловливают буферность по отношению к воздействию химических реагентов и в то же время – сильную набухаемость, усадку, склонность к уплотнению. В условиях повышенного увлажнения изменяется их гидрофизическое состояние (влагопроводность, водоудерживающая способность и др.), что влечёт за собой нарушение сбалансированности водного и воздушного режима.

Основными особенностями процесса вторичного засоления в орошаемых черноземах являются:

· развитие глубинной солончаковатости, создающей неустойчивый характер солевого режима;

· обогащение почвенного раствора натрием, способствующим возникновению процесса осолонцевания;

· сезонная динамика концентрации почвенного раствора является одним из факторов разрушения исходной структуры.

При орошении черноземов практически всегда наблюдается ухудшение кальциевого режима, что связано с выщелачиванием карбонатов из верхних горизонтов, изменением соотношений различных форм соединений кальция, изменением состава почвенного раствора. Для предотвращения этого необходимо не допускать формирование промывного режима, обусловливающего усиление выноса кальция.

Увеличение в составе ППК доли натрия и/или магния сопровождается появлением не только физико-химических признаков солонцеватости, но и – физических и морфологических, присущих солонцеватым почвам.

Меняя условия жизни почвенной биоты, мезофауны, растений, орошение неминуемо меняет соотношение процессов гумификации и минерализации органического материала, усиливается минерализация и снижаются темпы гумусонакопления. Но со временем равновесие восстанавливается.

Орошение черноземов способствует усложнению СПП за счёт формирования западин с олуговелыми почвами.

Трансформация черноземов в почвы гидроморфного ряда снижает агрономическую ценность пахотных земель, но, главное, ведет к потере черноземов как типа уникальных почв планеты, являющихся практически невозобновимым природным ресурсом.

Для предотвращения развития отрицательных форм мезо- и микрорельефа рекомендуется выполнение мероприятий по оптимизации дренированности территории, путем усиления внутрипочвенного стока, осуществление водоотводящей сети из канав, щелей, кротодрен. Кроме того необходим переход на минимизированные агротехнологии, а также внесение кальцийсодержащих мелиорантов, например, дефеката сахарного производства, ракушечную крошку и т. д.

Для орошения пригодны воды с минерализацией до 1 г/л. Большинство рек имели до недавнего времени минерализацию 0,2-0,3 г/л и карбонатно-кальциевый состав. В связи с зарегулированностью стока рек, увеличением стока дренажных и промышленных вод, возрастанием роли испарения, минерализация воды в некоторых реках увеличилась до 0,8-1,5 г/л, а состав стал меняться на сульфатно-натриевый, хлоридно-натриевый и карбонатно-натриевый. Предельно допустимой минерализацией воды для орошения почв среднего и тяжелого гранулометрического состава считают 2-3 г/л, а для супесчаных и песчаных – 10-12 г/л (Ковда, 1981). Особенно нежелательно присутствие в поливной воде гидрокарбоната натрия. Принято, что вода с его содержанием менее 1 мг-экв/л пригодна для орошения, 1,25-2,5 – условно пригодна, более 2,5 – непригодна. Воды повышенной минерализации, особенно щелочные, вызывают вторичное осолонцевание почв.

С повышением минерализации воды должен меняться режим орошения. На каждый грамм соли в поливной воде необходимо добавлять на дренажный сток 5–10% водозабора. При этом возрастает потребность в промывках и дренаже. При поливах водами содового состава с минерализацией до 1,5 г/л доля вывода дренажных вод повышается до 30–50% от водозабора. Одновременно целесообразно применять химические мелиоранты.

Во избежание потерь поливных вод и развития вторичного засоления рекомендуются следующие меры (Ковда, 1981):

· использовать закрытую сеть каналов, исключающую фильтрацию воды;

· организовать работу дренажных систем, обеспечивающих нахождение УГВ (соленых) на глубине не ближе 1,5-3 м;

· проводить промывки засоленных почв для удаления солей из корнеобитаемого слоя;

· регулярно проводить вегетационные поливы с дренажными водоотводами

Для выявление опасности осолонцевания и для слежения за скоростью этого процесса определяют SAR оросительной воды по формуле Ричардса:

гдеSAR – натриевое адсорбционное отношение; Ca, Mg, Na – содержание обменных катионов, мг-экв/л.

Опасность осолонцевания наступает при SAR>10, 6, 4, при минерализации воды соответственно 1, 2, 3 г/л (А.А. Попов, В.Ф. Вальков, 1979).

Для охраны почв от содового засоления и слитости желательна химическая мелиорация (внесение гипса), применение физиологически кислых и Са-содержащих удобрений, введение в севооборот многолетних трав. Режим орошения должен исключать переувлажнение и иссушение почв. Необходима высокая культура земледелия, строгое соблюдение технологических норм.

Необходима организация постоянно действующей контрольной службы на оросительных системах в целях мониторинга водно-солевого режима орошаемых почв, их структурного и гумусного состояния для предотвращения деградации орошаемых почв и поддержания их высокого плодородия.

Исследования П.С. Лозовицкого (2005) показали, что орошение тёмно-каштановой почвы в течение 27 лет водой пригодной для полива на Каховской оросительной системе, не вызвало засоления, хотя в летние месяцы отмечается периодическое повышение в воде значений рН. Длительное орошение привело к повышению уровня грунтовых вод и изменению автоморфного непромывного водного режима почв на ирригационно-гидроморфный промывной. Зафиксировано вымывание из профиля почвы карбоната кальция и накопление в ППК магния в метровом слое.