Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв

Подождите немного. Документ загружается.

6.6. СУБИРРИГАЦИЯ

Одним из наиболее распространенных видов орошения явля-

ется регулирование уровня грунтовых

вод

на мелиоративных систе-

мах с помощью шлюзов (субирригация), насосных станций и дре-

нажных устройств. Предупредительное, увлажнительное и регули-

руемое шлюзование (подробнее см. в разделе «Осушение») позво-

ляет поддерживать уровни грунтовых вод на благоприятных или

оптимальных отметках.

6.7. КАПЕЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ

Капельное орошение — сравнительно новый способ

орошения, позволяющий использовать минимальные объемы по-

ливной воды. Сущность его заключается в том, что вода по пласт-

массовым трубам малого диаметра (20-50 см), расположенным на

поверхности, над или под

землей,

поступает непосредственно

ри-

зосферу небольшими объемами ( капля за каплей) или выплески-

вается из специальных капельниц. Капельное орошение широко

используют для полива многолетних растений (садовых деревьев,

виноградников, некоторых культур закрытого грунта

др.).

Малы-

ми расходами (0,9—9,0 л/ч) вода поступает к корням растений,

оставляя сухими междурядья. Известен успешный опыт эффектив-

ного капельного орошения травянистых культур — помидоров,

перца, картофеля и других, а также использования этого способа

для орошения сельскохозяйственных растений сточными водами.

Этот новый, весьма эффективный и экологически целесооб-

разный способ орошения был предложен в Израиле Blass в 60-е

годы двадцатого столетия. Позднее первая производственная капе-

льная ирригационная система

успешное внедрение этого способа

орошения в практику сельского хозяйства были осуществлены Zo-

har в 1971 г. (цит. по: Dashbei^ a. Bresler, 1985). Вскоре этот способ

орошения получил признание во многих странах Средиземномор-

ского бассейна

— в

Тунисе,

Италии, Испании и

в других

государст-

вах.

настоящее время капельное орошение широко применяют в

странах с низкой обеспеченностью водными ресурсами, преиму-

щественно на незасоленных и слабозасоленных почвах.

Несомненным преимуществом капельного орошения является

экономное и строго направленное на увлажнение ризосферы рас-

ходование воды, возможность автоматизации полива, нецелесооб-

разность значительных планировочных

работ,

возможность подачи

к корнеобитаемой зоне поливной воды с необходимыми элемента-

ми питания.

Капельное орошение имеет и ряд негативных особенностей.

Один из наиболее существенных недостатков связан с возмож-

ностью быстрого выхода из строя капельниц в результате закупор-

182

ки (заиления) их отверстий. При капельном орошении необходим

более тщательный контроль за режимом влажности корнеобитае-

мых горизонтов. При капельном орошении по периферии контура

увлажнения в результате капиллярного влагопереноса возможны

накопление водорастворимых солей и вторичное засоление почвы.

Наконец, отмечено поверхностное развитие корней древесных рас-

тений при капельном орошении и ветровалы при сильных поры-

вах ветра.

Система капельного орошения состоит (рис. 78) из контроль-

но-распределительного блока (КРБ-насос, фильтр, манометры пе-

Рис.

78. Капельное орошение. Схема системы капельного орошения

(В.К. Губин, В.Б. Гордеев, 1985):

1,2 — водозаборный и напорообразующий узлы; 3

—

головная задвижка; 4 —

фильтр; 5

—

водомерное устройство; 6

—

манометр; 7— каналы

связи;

—

устройст-

во для подачи удобрений в поливную сеть; 9

—

магистральный трубопровод; 10

—

распределительный трубопровод;

11 —

дистанционно управляемая задвижка; 12

—

поливные трубопроводы;

13 —

капельницы;

14—

датчики необходимости полива;

15 —

пульт управления

183

ред и за фильтром, регулятор расхода и давления, бак-смеситель

удобрений, инжектор для впрыскивания раствора удобрений), ма-

гистрального трудопровода, распределительных трубопроводов

различного порядка, отводов от полевых трубопроводов и капель-

ниц (или дозаторов). Системы капельного орошения работают при

небольшом напоре (до 30 м). Такой напор создается центробежны-

ми насосами.

Вся оросительная система и капельницы защищаются от засо-

рения фильтрами, через которые пропускают воду. Для борь-

бы с водорослями, забивающими отверстия капельниц, в воду до-

бавляют медный купорос (1 мг/л), который ингибирует развитие

альгофлоры. В капельных оросительных системах используют тру-

бопроводы небольших диаметров, обычно 12—19 или 25 мм. Диа-

метр отверстий капельниц не превышает 2 мм. В настоящее время

применяют различные конструкции капельниц. Для их прочистки

и аэрации почвы в систему компрессорами может подаваться сжа-

тый воздух.

По режиму истечения воды в почву системы капельного оро-

шения могут быть капельными («Молдавия», «Украина»), мелко-

струйными («Таврия») и периодического порционного истечения

(«Коломна»).

Системы капельного орошения по характеру использования

бывают стационарными и односезонного использования, а по раз-

мещению относительно поверхности почвы

—

наземными, надзем-

ными и подземными. Стационарные капельные оросительные сис-

темы используют главным образом для полива многолетних куль-

тур,

реже для однолетних.

В настоящее время капельные оросительные системы широко

внедряются в ирригационную отечественную и зарубежную прак-

тику. По сравнению с дождеванием капельное орошение для полу-

чения сопоставимых урожаев расходует на 50-80% меньше полив-

ной воды при резком снижении потерь на фильтрацию и испаре-

ние.

В этих условиях отсутствует угроза ирригационной эрозии.

Капельное орошение позволяет использовать в орошаемом земле-

делии слаборазвитые почвы с близким залеганием галечника или

малоплодородные пески.

ОСОБЕННОСТИ ОРОШЕНИЯ

• КАМЕНИСТЫХ ПОЧВ

Выше были рассмотрены особенности орошаемого земледелия

незаселенных мелкоземистых почв. Именно такие почвы со-

ставляют основные массивы орошения в России. Вместе с тем су-

ществует и еще одна крупная группа незаселенных почв, свойства

которых отличаются рядом определенных специфических особен-

ностей. Речь идет о каменистых почвах (черноземах, каштановых и

других) степной и сухостепной и аридной зон, освоение которых

в орошаемом земледелии должно учитывать ряд важных специ-

фических обстоятельств, обусловленных наличием каменистых

включений. Специфика этих почв в значительной мере обусловле-

на генезисом и составом каменистого материала, их региональной

приуроченностью, особенностями сельскохозяйственного исполь-

зования и другими причинами.

На территории России и сопредельных стран каменистые почво-

образующие породы возникают как результат ледниковой деятель-

ности (моренные отложения), движения селевых потоков, перено-

сящих крупные отдельности, и камнепадов, пролювиального и ал-

лювиального переносов, элювиирования конгломератов и на огра-

ниченных пространствах

—

в результате современного вулканоге-

неза (рис. 79). В засушливой и аридной зонах почвы на моренных

отложениях практически отсутствуют. Однако здесь получили ши-

рокое распространение черноземные, каштановые и сероземные

почвы на аллювиальных, пролювиальных и реже на селевых или

камнепадных каменистых отложениях. Почвы на галечниковом

элювии конгломератов здесь имеют весьма незначительное распро-

странение, также как и каменистые почвы в районах вулканогенеза.

Наиболее часто орошение применяют на почвах, развитых на

аллювиальных и пролювиальных каменистых отложениях.

7.1.

ОРОШЕНИЕ ПОЧВ НА ГАЛЕЧНИКОВОМ

АЛЛЮВИИ

В горных и предгорных регионах (на Кавказе, Алтае, в Туве,

Хакасии, Бурятии) на различных по возрасту террасах речных до-

185

д 8

Рис.

79. Каменистые почвообразующие породы и каменистые образования

разного генезиса

лин и староречьях широко распространены почвы, подстилаемые

на небольшой глубине мощной толщей галечникового и галечни-

ково-песчаного аллювия. К этим территориям приурочены круп-

ные современные массивы орошаемого земледелия. Орошаемые

массивы преимущественно на галечниковом и валунно-галечнико-

вом аллювии занимают основную территорию Таджикистана. Они

широко представлены в Киргизии, а также в других республиках

Центральноазиатского региона и Закавказья. Как правило, такие

почвы имеют незначительную по своей мощности мелкоземистую

толщу (от поверхности до 2,0 м), подстилаемую мощной толщей га-

лечника с песчаным заполнителем.

Близкое залегание галечника в условиях речных надпоймен-

ных террас предохраняет такие орошаемые почвы от угрозы вто-

ричного заболачивания и засоления (Зайдельман, 1965). Вместе с

тем оно обусловливает необходимость дифференцированного под-

хода к их освоению. По глубине залегания галечника эти почвы под-

разделяют на скелетные, неразвитого, укороченного и полного

профилей с залеганием плотного галечникового аллювия соответ-

ственно на глубинах до 20, 20—40, 40-80 и глубже 80 см. В условиях

горных районов Сибири с низким содержанием твердого взвешен-

ного стока скелетные почвы целесообразно исключать из ороше-

ния и использовать только в качестве естественных пастбищных

186

угодий, а почвы неразвитого профиля

—

вовлекать в лугопастбищ-

ные севообороты. Такое использование целесообразно и потому,

что весной и летом в Восточной Сибири весьма интенсивная вет-

ровая эрозия легко разрушает эти почвы после их распашки в усло-

виях полевых севооборотов.

Почвы укороченного и полного профилей могут быть исполь-

зованы для возделывания любых районированных сельскохозяйст-

венных культур с применением дифференцированных по влагоем-

кое™ мелкоземистой толщи поливных и оросительных норм. В по-

следнем случае почвы используются в орошаемых травопольных

противоэрозионных севооборотах.

В Центрально-Азиатском и Закавказском регионах ороситель-

ные воды нередко транспортируют на массив орошения значитель-

ную массу мелкоземистого твердого стока (исключение обычно со-

ставляют воды, поступающие из водохранилищ). Происходит от-

носительно быстрая аккумуляция мелкозема на поверхности ске-

летных почв и их трансформация в почвы неразвитого и укорочен-

ного профилей.

Весьма перспективным оказалось землевание скелетных

орошаемых почв (Алиев, 1990). Землевание скелетных почв пред-

полагает нанесение на их поверхность суглинисто-супесчаного

мелкоземистого материала, его последующее окультуривание и со-

здание таким образом плодородного агрозема.

В целях рационального использования оросительных вод при по-

ливе культур на галечниковых почвах следует иметь в виду, что корни

растений свободно развиваются не только в мелкоземистой толще, но

и активно проникают в поверхностные слои галечникового аллювия.

Это объясняется тем, что в процессе формирования мелкоземистой

толщи на поверхности галечниковых отложений верхний слой галеч-

ника подвергается кольматации тонким материалом.

За счет менисковых явлений на границе раздела суглинистый

каменистый мелкозем

—

галечник, заполненный песком, накапли-

вается гравитационная влага, элементы питания растений, органи-

ческое вещество. В верхнюю толщу галечника, обладающую опре-

деленной водоудерживающей способностью, проникают корни всех

сельскохозяйственных культур.

Последнее обстоятельство имеет важное значение при разра-

ботке режима орошения и определении целесообразных поливных

и оросительной норм.

любом случае они должны учитывать водо-

удерживающую способность не только мелкоземистой толщи, но и

верхнего корнеобитаемого и влагоемкого слоя галечника, запол-

ненного суглинком. Учет этого обстоятельства будет способство-

вать повышению урожая возделываемых культур и увеличению

межполивного периода.

Сложность определения водоудерживающей способности верх-

ней кровли галечника обусловлена, однако, тем, что но очевидным

187

причинам в нем невозможно установить плотность сложения почв

с использованием режущих колец (цилиндров). Поэтому был пред-

ложен (Зайдельман, 1955, 1965) иной метод определения плотности

каменистых почв, основанный на свободной экскавации образца и

замере объема образовавшейся выемки неправильной формы пес-

ком или другим сыпучим материалом. Расчет влагоемкости в этом

случае выполняется только по влагоемкости мелкоземистой фрак-

ции каменистой почвы.

7.2.

ОРОШЕНИЕ ПОЧВ НА КАМЕНИСТОМ

ПРОЛЮВИИ

Пролювиальные каменистые отложения образуют шлейфы

горных систем и конусы выносов. Обычно это территории на по-

вышенных, хорошо дренированных элементах ландшафта. В отли-

чие от почв, подстилаемых галечниковым аллювием, где хорошо

окатанные каменистые отдельности образуют плотные сплошные

горизонты, почвы на про;1ювиальных отложениях характеризуются

неравномерным включением плохо окатанных камней в толщу

мелкозема.

В пролювиальных каменистых отложениях относительно вели-

ко содержание мелкозема. Поэтому корневые системы растений

могут легко проникать в глубокие горизонты, обогащенные каме-

нистым материалом. Особенно велико содержание камней в про-

лювии конусов выноса. Нередко в почвах, приуроченных к пролю-

виальным отложениям, наблюдается накопление камней в поверх-

ностном слое. Реже камни на дневной поверхности образуют

сплошной покров, ниже которого залегает мелкозем с относитель-

но незначительным содержанием камней. Это происходит в резуль-

тате относительного накопления каменистых отдельностей на по-

верхности пашни в процессе выдувания мелкозема при ветровой

эрозии. Несмотря на повышенное содержание камней в пахотном

горизонте и в целом в профиле почв на пролювиальных отложени-

ях, эти почвы могут успешно использоваться для размещения оро-

шаемых севооборотов с широким набором сельскохозяйственных

районированных культур (рис.

1.5—1.7).

Важной особенностью разработки режима орошения рассмат-

риваемых почв является определение влагоемкости их мелкоземи-

стой массы без учета каменистого материала. Именно такой подход

к оценке плотности почв на пролювии позволит правильно устано-

вить поливные и оросительные нормы, избежать существенных

потерь воды на инфильтрацию. В этом случае, как и для почв, под-

стилаемых галечниковым аллювием, следует использовать экскава-

ционный метод определения плотности горизонтов, обогащенных

каменистыми отдельностями.

188

7.3.

ОРОШЕНИЕ ПОЧВ НА КАМЕНИСТЫХ

СЕЛЕВЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ И КАМНЕПАДАХ.

ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВ

НА ЭЛЮВИИ КОНГЛОМЕРАТОВ

Каменистые почвы на селевых отложениях и камнепадах отли-

чаются значительным содержанием крупных слабоокатанных кам-

ней. Эти почвы могут быть использованы в сельском хозяйстве и

вовлечены в орошаемое земледелие только после интенсивного

землевания. При использовании таких массивов для размещения

многолетних древесных культур землевание оказывается малоэф-

фективным.

этом случае плодовые деревья высаживают в подго-

товленные и заполненные плодородной почвой

ямы.

Полив много-

летних культур целесообразно производить

помощью капельного

орошения (рис. 1.9,

1.10).

Освоение почв, образованных на каменистых селевых отложе-

ниях,

—

сложное и капиталоемкое мероприятие. Однако оно оп-

равдывается возможностью создания многолетних продуктивных

плодовых плантаций (например, в Таджикистане, Армении и дру-

гих странах).

Маломощные, обычно слаборазвитые каменистые почвы на

элювии конгломератов занимают заметные территории

в центральноазиатских странах. Эти почвы отличаются высокой

каменистостью, относительно неглубоким залеганием плотной

породы и невысоким содержанием мелкоземистого материала.

естественном состоянии это весьма скудные пастбища. Как пра-

вило,

использование таких почв в орошаемом земледелии ма-

лоперсиективно.

МЕЛИОРАЦИЯ

• ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ

8.1.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Засоленные почвы тяготеют главным образом к сухостепным и

аридным территориям. В меньшей мере они распространены в

степной зоне. На огромных пространствах Нечерноземья засолен-

ные почвы встречаются локально, на весьма ограниченных терри-

ториях, являясь, по существу, индикаторами эндемичных геологи-

ческих условий, приводящих к соленакоплению. Так, в гумидных

ландшафтах Нечерноземья засоленные почвы распространены в

районе Березняковского калийного комбината, тяготея к сильви-

нитовым месторождениям. Они встречаются на ограниченных уча-

стках Беломорского побережья, в местах выклинивания напорных

гилсоносных вод татарского и казанского ярусов в поймах и реч-

ных долинах Среднерусской провинции и в других районах. Одна-

ко в целом в Нечерноземье засоленные почвы не имеют практиче-

ского значения. Их широкое распространение в сухостепных и

аридных областях определяется особенностями климата, геологи-

ческого строения и гидрологией суши этих территорий.

Засоленные почвы в целом в странах СНГ занимают относи-

тельно небольшую площадь (3,4%, или 750 000 км

). Однако они

играют важную роль в орошаемом земледелии по ряду причин.

Во-первых, их сельскохозяйственное освоение тесно связано с не-

обходимостью выполнения сложного комплекса специальных ме-

лиоративных мероприятий по рассолению. Во-вторых, засоленные

почвы могут возникать в процессе эксплуатации незаселенных

массивов в результате вторичного засоления. Поэтому при ороше-

нии особенно важны своевременный прогноз возможности воз-

никновения вторичного (антропогенного) засоления и разработка

комплекса мероприятий по его предупреждению. В-третьих, ареал

засоленных почв динамичен, поскольку рассоление почв может со-

провождаться одновременным появлением новых ареалов засоле-

ния на смежных территориях.

190

В сухостепных и пустынных зонах засоленные почвы тяготе-

ют главным образом к межгорным котловинам, древним реч-

ным

долинам, современным поймам и

дельтам,

к основаниям про-

лювиальных шлейфов сухостепных, полупустынных территорий и

пустынь. На этих геоморфологических структурах абсолютная пло-

щадь засоленных почв в двух рассматриваемых зонах оказывается

весьма значительной.

Учение о засоленных почвах в СССР развивалось плеядой

крупных почвоведов-мелиораторов.

20—30-х годах над этой проб-

лемой работали академики Б.Б. Полынов, НА. Димо, В.Р. Вильяме,

профессора B.C. Малыгин, М.А. Панов и другие исследователи.

Крупные исследования в 30—60-х годах были предприняты профес-

сорами В.А. Ковдой, А.Н. Розановым, В.Р. Волобуевым, Л.П. Розо-

вым, И.Н. Антиповым-Каратаевым, Н.А. Качинским, С.А. Влады-

ченским,

А.А.

Роде, Н.И. Базилевич,

В.В.

Егоровым, Ю.П. Лебеде-

вым, СП. Рыжовым, П.А. Керзум, Г.П. Петросяном и др.

За рубежом проблемы генезиса засоленных почв активно разра-

батывали А.А. Зигмонд, Е. Гильгардт, Л.А. Ричарде, М.Е. Самнер,

Е. Бреслер, К. Сабольч, К. Дараб и многие другие исследователи.

8.2. ПРИЧИНЫ СОЛЕНАКОПЛЕНИЯ

И ЗАСОЛЕНИЯ ПОЧВ

Возникновение засоленных почв связано

естественными цик-

лами соленакопления, протекающими на огромных пространствах

суши земного шара.

В.

А. Ковда различает следующие циклы соле-

накопления.

Континентальное соленакопление. Оно связано с дви-

жением, перераспределением и аккумуляцией углекислых, серно-

кислых и хлористых солей во внутриматериковых бессточных об-

ластях. Внутри этого соленакопления выделяют первичные и вто-

ричные циклы.

Первичные циклы континентального соленакопления обу-

словлены аккумуляцией солей в почвах и водах, возникающих в

процессе выветривания и почвообразования.

Вторичные циклы континентального соленакопления рас-

сматриваются как процессы перераспределения солей, ранее акку-

мулированных в толще осадочных соленосных пород.

Приморское соленакопление обусловлено аккумуляцией

морских солей, хлоридов и сульфатов натрия и магния в прибреж-

но-морских низменностях и по берегам мелководных заливов.

Дельтовое соленакопление характеризуется сложным соче-

танием процессов движения и аккумуляции солей, приносимых с

континента рекой и долино-дельтовым грунтовым потоком, и со-

лей, поступающих в разное время со стороны моря.

191