Введение
Для регулирования водного и солевого режимов почвогрунтов при освоении засоленных и подверженных засолению орошаемых земель и предупреждение их от вторичного засоления необходим правильный выбор режима и техники орошения, качественного состава и вымыва солей в корнеобитаемой зоне фазы развития растений и комплекса агромелиоративных мероприятий. Наиболее экономически эффективным средством борьба с засолением почв является создание в корнеобитаемой толще нисходящего потока воды. Однако, на полях с хорошей агротехникой и высокими урожаями минерализацию почвенной влаги может повышать минерализация оросительной воды. Следовательно, при недостаточной промывке засоленных почв не обеспечивается скорость отвода грунтовых вод по постоянным дренажам, что приводит к низким урожаям сельскохозяйственных культур.
Таким образом, чтобы засоленность почв не превышала допустимого уровня необходимо удалить путем промывки из расчетного слоя концентрированного почвенного раствора. Соли вымываются в том случае, если объем почвенной воды больше суммарного испарения, соответственно при требуемых скоростях инфильтрации и дренажном модуле.
Для обоснования промывных норм необходимо учитывать следующие зависимости: качество оросительной воды выращиваемой культуры, число поливов, равномерность распределения воды при поливе, водопроницаемость корнеобитаемого слоя м дренированность изучаемого массива орошения.
Из многолетних исследований и производственных опытов известно, что культурные растения могут быть уничтожены за счет использования 10-12 г/л минерализованной воды из-за малоизвестных признаков [1]. Минерализация воды на занимаемой территории на всех водозаборных проектируемых землях составляет от 1.5 до 4 г/л и толщина водоносного слоя от 2,5 до 30 м.
Цель исследования
На основе проведенных монолитных и полевых исследовании в засоленных почвах после мелиоративно-экологических мероприятий установить допустимое минерализации на требуемых глубины грунтовых вод
Материалы и методы исследования
Пригодность сточных и сбросных вод для орошения можно определить следующим образом. Например, все промежутки напряжений занимают большое количество запасов солей (по данным исследования соли) [1-2]. На расстоянии 2.5 метров от поверхности земли, в зависимости от химического состава различных солей,по нашим подсчетам,например:в хлористой соли-68-206 т/га,а в сульфатно-хлористой соли-100-174 т/га, в хлорно-сульфатной-116-266 т/га, в сульфатной-147-250 т/га. Таким образом, для его освоения из сорной почвы необходимо вытеснить не менее 50-80% соли. Для вытеснения этих солей, как показывают результаты исследований возврата соли, для этого требуется примерно 5-8 тыс. м3/га промывки. Кроме того, вода здесь имеет высокую концентрацию минерализации, например, 3-9 г/л. При минимальной толщине водоносного горизонта (2,5 м) и средней эффективной пористости 35-39% запасы грунтовой воды равны: 2.5 м х 10000м2х 0,38 = 9500м3/га; а запасы соли в грунтовой воде составляют: 9500х4 кг/м3 = 38000 кг/га = 38Т/га. При смешивании промывной и грунтовой воды средняя возможная минерализация воды (Сд) равна[1-3]:
Сд =Sо +Sгв/ Wгв + Nбр (1)
Так, по известному уровню оценки (шкале) видно, что при использовании дренажной вой воды для орошения посевов с минерализацией около 10-20% Сафонов В. Ф. [1]теряет урожай. Если минерализация ниже 5 г / л, а также в поверхностном слое, незначительное засоление, то концентрация воды в прогнозном горизонте будет выше. Наименование обозначений в таблице 1: Ѕн-начальное засоление; Ѕк-возможное конечное засоление; Nнт-количество смывов нетто, заданное в соответствии со степенью засоления; h – ближайший уровень грунтовой воды; К - средняя эффективная пористость между уровнями грунтовой воды ; Сн-содержание ядовитых солей в почвенном растворе в соответствии со степенью засоленности; W-запасы грунтовой воды; S-запасы соли в грунтовой воде; Сд-средняя возможная минерализация в воде, включая промывную воду и грунтовую воду.
В расчетах на средних расчетных данных минерализация дренажной воды в конце мелиоративной работы составляет около 4.1-8.7 г/л.
Как мы знаем из этой информации, у нас есть все возможности для орошения полей грязевой водой. Ведь набирается всего 5-10% от валовой получаемой продукции. А с учетом особенностей природы солеустойчивых культур с неосвоенными землями, из благоприятных мелиоративных мероприятий возможно полноценное использование дренажной воды [2-3].
Результаты исследования и их обсуждения
Для использования дренажной воды на полях, промывке засоленных земель, в поле солеустойчивых культур, прежде всего, нам необходимо знать исходное и возможное количество соли, глубину залегания грунтовой воды, механический состав почвы, верхние, нижние концентрации дренажной и сбросные воды, объем земли.
Таблица 1. Минерализация после мелиоративных мероприятий
|
Химизм Засоления |
Засоление ,т/га |
Нормы промывки, Nнт, м3/га |
Уровень залегания гв,h,м |
Эффективны пористости ,nэ |
Начальная минерализация Cн, г/л |
Обьем воды в ГВ ,Wугв, м3/га |
Соли ,Sугв, т/га |
Возможное минерализации, Сд,г/л |
|
|
Sн |
Sк |
||||||||
|
Хлористые |
65 |
30 |
4800 |
2-3 |
0.37 |
4 |
10360 |
41.4 |
7 |
|
140 |
90 |
5500 |
2-3 |
0.37 |
5 |
10360 |
51.8 |
12.1 |
|
|
200 |
160 |
7000 |
2-3 |
0.37 |
7 |
10360 |
72.5 |
15.7 |
|
|
Сульфатно- Хлористые |
80 |
45 |
4800 |
2-3 |
0.39 |
5 |
9500 |
47.5 |
8.9 |
|
120 |
70 |
5500 |
2-3 |
0.39 |
6 |
9500 |
57 |
11.8 |
|
|
168 |
65 |
7000 |
2-3 |
0.39 |
8 |
9500 |
76 |
14.8 |
|
|
Хлористо - Сульфатное |
116 |
60 |
4800 |
2-3 |
0.37 |
5 |
9750 |
48.75 |
11.3 |
|
220 |
140 |
5500 |
2-3 |
0.37 |
7 |
9750 |
68.25 |
18.9 |
|
|
230 |
145 |
7000 |
2-3 |
0.37 |
8 |
9750 |
78 |
18.4 |
|
|
Сульфатное |
150 |
55 |
4800 |
2-3 |
0.35 |
3 |
9000 |
27 |
12.8 |
|
170 |
110 |
5500 |
2-3 |
0.35 |
4 |
9000 |
36 |
14.2 |
|
|
220 |
130 |
7000 |
2-3 |
0.35 |
5 |
9000 |
45 |
16.6 |
|
Если систематически анализировать данные, указанные в таблице 2: при обнаружении в составе почвы различных солей, после известных ,плановых мелиоративных мероприятий, точно зная количество минерализации на уровне грунтовых вод, можно полностью понять, насколько работает дренажно -коллекторная сеть на посевных площадях и насколько возможная минерализация здесь напрямую влияет на получаемую продукцию.То, что мы наблюдаем в приведенных выше расчетах, может привести к различным значениям содержания почвы –пористости.Общее значение пористости встречается в природе ( с долей 0.3-0.9).Чаще всего расчет условий теплотранспорта в составе почвы с целью исследования занимает важное место в решении экологических проблем.
Определяем эффективную пористость в условиях теплопереноса грунта по выражению ниже [4]:
nт=na+(1- na).Сск.
тқ/Сс.γ , (2)
где Сск - теплоемкость породного скелета,дж/к(ккал*0С); Сс - теплоемкость воды,дж/к(ккал*0С);то и γ-плотность породного скелета и воды, т/м3.
Плотность почвенного скелета определяется следующим выражением [4-5]:
пс = γ/1+W, (3)
Например , пс = γ/1+W=1.4/1+0.15=1.22т/м3
А Сск-теплоемкость породного скелета примерно в пределах 0.5-1.5 дж/к(ккал*0С; Сс - теплоемкость воды,4.187 дж/кг.кал .равный;
На основании указанных данных приведем расчеты эффективной пористости для засоленных сероземно-луговых почв в виде таблицы 2.
Таблица 2 . Определения эффективные пористости
|
Механическии состав |
Пористость П,% |
Эффекетивные пористость , nэ %, |
Гигроскопическая, Wг %, |
Защемленный воздух, Wз. %, |
теплоемкость породного скелета, Спс дж/°К (ккал/кг*°С) |
теплоемкость воды, Сс дж/°К (ккал/кг °С) |
Плотность почвенного скелета,γп т/м3 (кг/см3) |
Плотность воды ,γв т/м3 (кг/см3) |
Эффективные пористости, nэ |
|
|
Супесь |
51 |
43 |
3 |
5 |
1.18 |
4.2 |
1.35 |
1 |
0.65 |
|
|
Легкий суглинок |
48 |
41 |
3 |
4 |
1.2 |
4.2 |
1.39 |
|
0.64 |
|
|
Средная суглинок |
45 |
37 |
4 |
4 |
1.21 |
4.2 |
1.45 |
1 |
0.64 |
|
|
Суглинистые |
43 |
35 |
5 |
3 |
1.20 |
4.2 |
1.49 |
1 |
0.63 |
|
|
Глина |
40 |
32 |
6 |
2 |
1.24 |
4.2 |
1.55 |
1 |
0.63 |
|
В вышеприведенных таблицах 1-2 проведен анализ данных, полученных на основе полевых монолитных и лабораторных исследований, что позволяет в полной мере выполнить эколого-мелиоративные мероприятия, необходимые для улучшения почв и принятия необходимых мелиоративных и агротехнических мер.