Аннотация
В данной статье рассмотрены некоторые проблемы борьбы с засолением почв. Основным средством борьбы с засолением почв принято считать промывку солей на фоне коллекторно-дренажных систем. Однако, как показали дальнейшие исследования, промывка солей на фоне дренажа не справляется с возложенной на нее задачей, в связи с низкой фильтрационной способностью почв промывка солей не происходит. Как показала практика последних лет эффективность промывки почвы равняется нулю, поэтому практики отказываются от применения метода промывки почвы. В связи с этим, следует считать, что проблему озеленения города Атырау можно решить на базе разработки совершенно нового, не имеющего аналогов в мире комплексного метода борьбы с засолением почвы и орошения лесонасаждений.
Актуальность темы проекта: В Атырауской области естественная влагообеспеченность недостаточна для успешного разведения лесных насаждений, поэтому орошению их здесь придается первостепенное значение.
Однако, тяжелые почвенно-мелиоративные условия на большей части междуречья - засоленность, солонцеватость, комплексность почв, тяжелый механический состав почвообразующих пород, близкое залегание грунтовых вод сводит на нет все усилия по обеспечению наилучших водно-физических, физико- химических условий для лесоразведений.
По данным института почвоведения HAH PK [1], в пределах старой дельты реки Урал, широкое распространение получили луговые почвы различной степени засоления при залегании зеркала грунтовых вод на глубине 3-4 метров с высокой минерализацией (42-58 г/л).
Слабая дренажность и бессточность большей части Прикаспийской низменности при орошении без строительства дренажа вызовет быстрое вторичное засоление почв, что и подтверждается практикой. В старой дельте ирригационно подготовленные почвы через 2 года выходят из оборота в силу вторичного засоления почв [2,3].
Основным средством борьбы с засолением почв, принято считать, промывку солей на фоне коллекторно-дренажных систем.
Однако, как показали дальнейшие исследования, промывка солей на фоне дренажа не справляется с возложенной на нее задачей, в связи с низкой 88
фильтрационной способностью почв промывка солей не происходит. Как показала практика последних лет эффективность промывки почвы равняется нулю, поэтому практики отказываются от применения метода промывки почвы. В связи с этим, следует считать, что проблему озеленения города Атырау можно решить на базе разработки совершенно нового, не имеющего аналогов в мире комплексного метода борьбы с засолением почвы и орошения лесонасаждений.
Теоретические основы мелиорации почв под лесонасаждение
Одной из наиболее серьезных причин низкой эффективности метода промывок засоленных почв является незначительная водопроницаемость таких почв, их слабая соле-водоотдача. Например, на территории между Уралом и Кушумом, по данным института почвоведения HAH PK, в зоне аэрации встречаются слои глин с коэффициентом фильтрации 0,005 м/сутки, то есть 0,5 см/сутки [4]. В Атырауской области почвообразующими породами наиболее распространенных аллювиально-луговых, слитых, лиманных почв служат сине-зеленные, шоколадные глины, над ними располагаются солонцовые и карбонатные горизонты (общая их мощность более 1,5 метра), у которых коэффициент фильтрации не превышает 1-2 см в сутки [5].
В этой связи резонно можно считать, что без разработки мер, способствующих резкому повышению коэффициента фильтрации, не может иметь эффекта промывка солей, поскольку резко замедлятся (почти до нуля) соле- водоотдача, что и происходит на практике при промывке засоленных почв Атырауской области.
Например, коэффициент фильтрации луговых слитых почв с 20 см не превышает 2 см/сутки. Именно такими фильтрационными свойствами характеризуется объект нашего исследования - луговые почвы в различной степени засоления Урало-Баксайской старой дельты, выбранные нами для изучения эффективности нового метода мелиорации почв под лесонасаждения посредством послойной промывки почв в траншеях. Суть метода заключается в том, что взрыхленный слой почвы в 50 см после промывки солей вынимается из траншей и укладывается на поверхность почвы. Таким способом последовательно промывается от солей в траншеях слои почвы 50-100, 100-150, 150-200 см. Верхний слой почвы 0-50 см не промывается, поскольку содержание солей в них, как правило, не превышает слабой степени засоления. После того, как почва полностью освобождается от солей, траншеи снова закапываются вынутой из траншеи промытой почвой. Общая глубина взрыхления и промывки почв достигает 200 см. В промытую и вынутую из траншеи почву перед закапыванием вносят минеральные и органические удобрения, запланированныедля обеспечения 20-25 метровый рост лесонасаждений. В период закапывания между грунтами прокладывает резиновые (или пластмассовые) трубы диаметром не более 50 см на глубину 50, 100, 150 см, которые снабжены водовы пуска ми, то есть они служат оросительными трубами. Поверхностный 0-50 см слой почвы орошается оросительными каналами в земляномрусле, сверху после полива они накрываются ионно-обменной полиэтиленовой тканью, служащий адсорбентом газов (метан и др.).
Полив лесонасаждений осуществляется последовательно сверху вниз до глубины 2 метра оросителями, расположенными четырьмя рядами - на поверхности почвы и глубине 50, 100, 150 см. Каждый ороситель предназначен для увлажнения почвы до ППВ (предельно полевой влагоемкости) слоя почвы 50 см. В зависимости от объема воды в водоподводящем канале, например, распределительном, можно орошать слой почвы 0-200 см одновременно четырьмя оросительными трубами, или же последовательно сверху вниз. Согласно инструкции по регулярному орошению, оросительная норма при поливе лесонасаждений не превышает 5000 м3/га. C учетом коэффициента фильтрации почв с глинистым механическим составом (1 см слоя воды за сутки) продолжительность полива с нормой 5000 м3/га при всех действующих способах полива составила бы 50 и более суток. А в предлагаемом нашем методе продолжительность полива снижается до 1-2 дней, то есть, производительность труда на поливе повышается не менее 25-50 раз, и вся работа поливальщика сводится к открыванию и закрыванию задвижки (шлюза), то есть весь процесс полива можно полностью автоматизировать.
Внутрипочвенный метод орошения осуществляется благодаря применению труб «микропор», изготовленных из акрилонитрилового дивинил стирола. Диаметр труб от 13,4 мм и выше. Вода под давлением до 1,5 атм. просачивается через микроскопические отверстия в стенках труб.
В литературе отмечается, что в условиях Калифорнии годовые расходы, включая амортизацию и стоимость воды у внутрипочвенных систем ниже, чем у стационарных дождевальных [6].
Всю систему внутрипочвенного орошения можно автоматизировать благодаря применению компьютеров, что также позволит сократить потери воды и способствует резкому повышению производительности труда на поливе.
Критика аналогов, применяемых в современных условиях в производстве. Существенное отличие разработанного нами метода.
Применяемые на практике способы, методы, предназначенные для повышения водопроницаемости почвы не дают должного эффекта, потому что, почва взрыхляется лишь до глубины 40 см. Хотя водопроницаемость отмеченного слоя почвы, в результате применяемых мер безусловно повышается, но слои почвы до глубины 200 см остаются не тронутыми, поэтому служат водоупорами, вследствие этого не происходит промывка солей почвы в целом до глубины 200 см.
В нашем случае почвогрунт до глубины 200 см взрыхляется и промывается от солей одновременно. Поэтому соли полностью удалятся с почвогрунта до глубины 200 см, это во-первых.
Во-вторых, при промывке солей на фоне дренажа затрачивается до 20,0 тыс м3/га воды, предлагаемом методе - 14500 м3/га (при ширине траншеи 0,5 м, глубине 2 м, длине 50 см, при количестве на 1га 57 траншей,порозности почвы 50%). Экономия промывной воды против базового составит 5500 м3/га, то есть 27,5%.
Главное отличие данного метода борьбы с засолением почвы и орошения лесонасаждений состоит в том, что при этом методе промывка солей проводится не на всей площади, занятыми лесными культурами, а только в той ее части, где были посажены деревья, тоесть, промывка почвы проводится в рядках деревьев, а полоса почвы между рядами не подвергается промывке.Ширина промываемых почв 0,5 метров, междурядье 6 метров, длина 500 метров. Деревья будут посажены после промывки и рыхления почвы на глубину до двух метров при послойном (50см) снятии и промывки почвы в траншеях экскаватором. Вода подается в трубках при глубине 50см; 100см; 150см. Для рыхления почвы в траншеях на ряду с экскаватором применяются канавокопатели, которые при проходке до глубины одного метра могут вывернуть почву но бокам траншеи. После промывки почва засыпается в траншеи, на требуемой глубине закладываютя оросительные трубы, по выемке вода подается по поверхности почвы. При этом процессе не только интенсифицируется процесс рассоления почвы, но и вода по всей тольще разрыхленной почвы содержится в оптимальной норме - не ниже ППВ.
Третье основное отличие состоит в том, что если в мировой практике рыхление почвы проводится на глубине 40-60 см, что явно недостаточно для повышения водопроницаемости всей почвенной массы до глубины 2 метров, то нами рыхление почвы проводится до глубины 2 метров с канавокопателями, то есть не остается не тронутой вся почвенная масса до глубины 2 метров, а это значит что водопроницаемость почвы повышается в несколько раз. Из мировой практики известно, что при промывке солей не происходит полного удаления солей из 2 метровой толщи почвогрунта, соли лишь перераспределяются из верхнего 0-80 см в нижележащие 100-200 метров. Коль почва полностью не освобождается от солей,соли нижних горизонтов 80-120 см, оказывая токсическое воздействие угнетают и тормозят рост и развитие корневых систем деревьев, вынуждая их рост и развитие в ограниченном не засоленном поверхностном объеме почвы, вследствие этого деревья вырастают карликовыми. Вот такими чахлыми деревьями высотой не более 1,5-2,0 метров при диаметре стволов 5-6 см представлены десятилетние деревья на улицах И.Тайманова и Алиева г.Атырау, которые были посажены на засоленных почвах.
Надо полагать, что при полном удалении солей из всей почвенной толщи 2,0 метра, корни, разрастаясь по всей глубине, ширине и длине траншеи, смогут обеспечить достаточным количеством влаги и питательных веществ для того, чтобы деревья могли бы вырастать до 20-25 метров. То есть, без освобождения солей из 2 метровой толщи солей деревья не могут вырастать до 20-25 метров, о чем еще в 1938 году предупреждали крупные ученые.
В 1938 году крупный московский ученый, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Т.Якубов, изучив почвенно-мелиоративные условия г.Атырау, установил, что на землях до 30 см засоленных с поверхности хлоромв количестве 0,1% отмечается горизонтальное расположение корней тополя, такое же аналогичное расположение корней отмечается у деревьев шелковидцы, белой акации, карагача. Автор отмечает, что без проведения мелиоративных работ культуры древесных растений в условиях города Атырау бесперспективны, что подтверждается практикой и в современных условиях. Об этом ученый изложил в своей статье «Озеленительные работы на солончаках пустынного Приуралья (опыт гурьевских орошаемых древесных культур. Журнал «Природа», 1938 г. №4).
Результаты исследований. Эффективонсть данного комплексного метода мелиорации и орошения была установлена в 2011 году в ТОО «Донник» Махамбетского района Атырауской области. Промывку солей и рыхление почвы до глубины 2 метров в траншеях проводили осенью 2011 года описанной выше методикой.
После проведения рыхления почвы водопроницаемость почвы повысилась с 2 см за сутки до 11,1 и 6,5 мм в минуту (таблица 1).
Таблица 1 - Водопроницаемость почвы после проведения рыхления почвы на глубину 2,0 метров, мм/мин
|
Глубина |
Время наблюдений, мм/мин |
|||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
0-50 |
11,1 |
10,2 |
7,8 |
7,2 |
6,5 |
7,4 |
7,2 |
7,0 |
|
50-100 |
10,4 |
10,0 |
8,0 |
8,2 |
7,8 |
7,4 |
7,6 |
7,0 |
|
100-150 |
9,6 |
9,4 |
9,0 |
8,8 |
8,1 |
7,1 |
7,4 |
7,2 |
|
150-200 |
9,8 |
9,2 |
9,4 |
8,6 |
8,5 |
8,8 |
7,4 |
7,2 |
После рыхления водопроницаемость почвы резко повысылась - с 2 см до 165,6 и 936 см в сутки, легко растворимые соли 2 метровой толщи снизились настолько, что очень сильно-засоленная с 18 см почва в результате проведения промывки перешли в разряд не засоленной или слабо засоленной (0,152 и 0,221% солей), (таблица 2)
Таблица 2- Данные химического анализа почв
|
раз рез |
Гори зонт, CM |
Водная вытяжка в % на абсолютной сухую почву м.экв |
||||||||
|
Сумма солей, % |
щелочность |
CL’ |
SO4- |
Са++ |
Мд++ |
Na+ |
K+ |
|||
|
Общая в HCO3 |
От нормал ьных карбон атов в CO3 |
|||||||||
|
1 |
0-18 |
0.206 |
0.029 |
нет |
0,062 |
0,046 |
0,01 2 |
0,00 4 |
0,03 0 |
0,00 3 |
|
0,48 |
1,75 |
0,95 |
0,60 |
0,33 |
2,17 |
0,08 |
||||
|
1 |
18- 32 |
1,714 |
0,020 |
нет |
0,097 |
1,089 |
0,15 4 |
0,07 0 |
0,28 1 |
0,00 3 |
|
0,33 |
2,74 |
22,69 |
7,70 |
5,76 |
12,2 2 |
0,08 |
||||
|
1 |
32- 56 |
1,903 |
0,012 |
нет |
0,117 |
1,199 |
0,19 2 |
0,05 9 |
0,32 1 |
0,00 3 |
|
0,20 |
3,30 |
24,97 |
9,60 |
4,85 |
13,9 4 |
0,08 |
||||
|
1 |
56- 73 |
1,437 |
0,015 |
нет |
0,166 |
0,821 |
0,10 6 |
0,06 4 |
0,26 2 |
0,00 3 |
|
0,25 |
4,68 |
17,10 |
5,30 |
5,26 |
11,3 9 |
0,08 |
||||
|
1 |
73- 150 |
1,887 |
0,012 |
нет |
0,0021 |
1,085 |
0,18 3 |
0,08 2 |
0,30 0 |
0,00 4 |
|
0,20 |
6,23 |
22,60 |
9,15 |
6,74 |
13,0 4 |
0,10 |
||||
|
2 |
0-50 |
0.207 |
0.127 |
0.012 |
0.006 |
0.008 |
0.00 4 |
0.00 2 |
0.02 9 |
0.03 1 |
|
2.08 |
0.40 |
0.17 |
0.16 |
0.20 |
0.16 |
1.26 |
0.79 |
|||
|
2 |
69- 150 |
0.152 |
0.039 |
0.002 |
0.010 |
0.051 |
0.00 8 |
0.00 2 |
0.01 9 |
0.02 3 |
|
0.64 |
0.07 |
0.28 |
1.06 |
0.40 |
0.16 |
0.83 |
0.59 |
|||
|
2 |
150- 200 |
0.173 |
0.100 |
0.010 |
0.008 |
0.009 |
0.00 6 |
0.00 2 |
0.02 1 |
0.02 7 |
|
1.64 |
0.33 |
0.23 |
0.19 |
0.30 |
0.16 |
0.91 |
0.69 |
|||
Таким образом, проведенные предварительные исследования показали, что 2 метровая толща почвы полностью освобождается от солей благодаря резкому повышению водопроницаемости почвы, объемная масса почвы по всей 2 метровой толще не превышает 1,00, а общая порозность - 55-62%.
Такое рыхлое сложение почвы наряду с густо расположенными по вертикали почвы оросителями (в количестве 4 штук) будет способствовать быстрому насыщению почвы влагойдо ППВ, являющейся легко доступной для роста и развития корневых систем деревьев.
Надо полагать, что кардинальное улучшение водно-физических, физико- химических свойств почвы с полным освобождением от солей почвогрунта до 2-х метров, а также с полным обеспечением необходимыми элементами питания и влаги в почве, окажет благоприятное влияние на рост и развитие деревьев - они, можно ожидать, вырастут до 20-25 метров, против 1,5-2 метра при применяемом базовом варианте возделывания лесонасаждений в Атырауской области. Как известно, деревья могут создать микроклимат и теневой эффект только при высоте не ниже 20-25метров.
Список использованной литературы:
- Под редакцией Аханова Ж.У., Паникиной Л.И., Соколенко Э.А. Почвенномелиоративные условия междуречья Волга-Урал (в пределах Казахстана). - Алма- Ата: Наука. - КазССР, 1979 г. - С.161-162
- Под редакцией Боровского В. М. Междуречье Волга-Урал как объект орошения (в пределах Казахстана). - Алма-Ата: Наука, 1982. - С.162
- Паникина Л.И., Осина А.Н., Колесникова Н.Т. Водно-солевой режим засоленных почв низовьев реки Урал. - Алма-Ата: Наука, 1975. - С.75-76
- Бондаренко Н.Ф. Физические основы мелиораций почв. - Ленинград: Колос, 1975. - С.137
- Рекомендации по выращиванию трав на землях с лиманным орошением // подготовленны к.сх.н. А.А.Плешаковым, к.б.н. П.А.Салюковым, к.б.н. В.М.Габченко, к.с.х.н. Т.И.Панкратиной, к.б.н. В.Ф.Маминым. - Москва, Министерство сельского хозяйства СССР. - 1978 г. - С.2
- Зонн И.С. Запад США. Опыт мелиоративного освоения. - В кн.: Орошение и мелиорация почв. M.: Наука, 1977, с. 20-31.