АГРОХИМИЯ, 2009, № 10, с. 48-52
Агроэкология
УДК 631.67:631.6.02
ПОТЕРИ АЗОТА, ФОСФОРА И ГУМУСА ИЗ ПОЧВ ПРИ ИРРИГАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ И ЕЕ ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ
© 2009 г. Э.А. Гурбанов, Г.М. Мамедов
Институт почвоведения и агрохимии НАН Азербайджана Лг 1073 Баку, ул. М. Арифа, 5, Азербайджан Е-та11: info@kiber.az
Поступила в редакцию 20.01. 2009 г.
В условиях орошаемых зон Азербайджана установлено, что при орошении участков с уклоном местности развивается ирригационная эрозия и вымывается до 10-14 т почвы/га. При орошении светло-коричневой почвы на участках с уклоном 0.021 вымывается до 59-414 кг гумуса, 4.65-30.8 кг N и 4.98-36.1 кг Р/га. Разработаны противоэрозионные мероприятия с учетом устойчивости почв, водопроницаемости и уклона местности.
ВВЕДЕНИЕ
Сохранение земельных и водных ресурсов и их эффективное использование является важной экологической задачей. Изучение приемов рационального использования этих ресурсов и определение их влияния на экологическое равновесие агроэкосистем имеет научное и практическое значение [1-3].
Одним из наиболее распространенных способов использования водных ресурсов в засушливых горных районах является подача воды на склоны для орошения, в результате чего на сельскохозяйственных землях развиваются процессы ирригационной эрозии, причиняющие ущерб сельскохозяйственному производству и вызывающие загрязнение поверхностных вод. Для борьбы с загрязнением водных объектов продуктами ирригационной эрозии почв необходимы комплексные научные исследования по разработке методов защиты орошаемых земель от нее. Изучение количества и состава твердого стока, выносимого при поливе сбросными водами, имеет значение для выяснения изменения свойств орошаемых почв и загрязнения вод. В Азербайджане эти вопросы изучены слабо [2, 4-6].
Площадь орошаемых земель Азербайджана составляет 1.42 млн га, более 65% земель расположено на территориях со значительным уклоном местности. Эти земли характеризуются различной мощностью почвенного профиля и степенью эро-дированности [2-5, 7].
Цель работы - исследование величины потерь азота, фосфора и гумуса при эрозионном стоке и разработка способов предотвращения ирригационной эрозии почв.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводили в Кура-Араксинской низменности на территории Биласуварского, Хач-масского и Апшеронского р-нов в посевах хлопчатника (полив по бороздам) и озимой пшеницы (полив напуском по полосам).
Для изучения влияния различных факторов и их сочетаний на проявление ирригационной эрозии были проведены полевые и лабораторные исследования. Каждый вариант в поле включал 5 борозд, из которых 3 - учетные и 2 - защитные. В опыте с поливом пшеницы ширина каждой полосы составляла 3.6 м. Величина уклона поля представлена tg а. Схема опытов представлена в табл. 1.
Мутность воды определяли в пробах, отбираемых в конце борозды, через 5, 15, 30, 60, 120, 240 мин после полива. Одновременно отбирали пробы воды объемом 0.5 л на содержание в ней взвешенных частиц. Пробы воды отфильтровывали, оставшийся на фильтрах осадок сушили и взвешивали. Расход воды учитывали в течение всего опыта с помощью треугольных водосливов Томсо-на (45°). В пробах определяли содержание гумуса и валового азота по Тюрину, валовой фосфор - по Мещерякову [8-10].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В результате ирригационной эрозии происходят значительные потери биогенных элементов [6-8, 11, 12]. Эрозия почвы ведет к ее истощению, снижению ее плодородия, что неизбежно приводит к уменьшению урожайности сельскохозяйственных
ПОТЕРИ АЗОТА, ФОСФОРА И ГУМУСА
49
Таблица 1. Схема опытов
Район
Почва
Уклон, tg а
Расход воды, л/сек
Длина борозды и полосы, м
Биласуварский
Саатлинский
Полив по бороздам (посев хлопчатника)
Светло-коричневая Лугово-сероземная Лугово-сероземная Лугово-сероземная
0.021 0.016 0.008 0.005
0.1, 0.3, 0.5 0.1, 0.3, 0.5, 0.8 0.3, 0.5, 0.8, 1.0 0.5, 1.0, 1.2
Полив по полосам (посев озимой пшеницы)
100, 150 100, 150 150, 200, 250 200, 300
Хачмасский Лугово-коричневая 0.009 3.0, 3.5 150, 200, 250
Апшеронский Серо-бурая 0.004 3.5, 4.0 150, 200, 250
Таблица 2. Содержание гумуса, валового азота и фосфора в твердом стоке, %
Уклон, Расход Начало борозды Конец борозды (сбросная вода)
tg а воды, л/сек Гумус N Р Гумус N Р
Полив по бороздам (посев хлопчатника)
0.021 0.1 1.78 0.16 0.22 1.90 0.20 0.280
0.3 1.78 0.16 0.22 1.90 0.20 0.280
0.5 1.78 0.16 0.22 1.90 0.21 0.290
0.016 0.1 1.60 0.13 0.22 1.75 0.13 0.298
0.3 1.60 0.13 0.22 1.75 0.14 0.270
0.5 1.60 0.13 0.22 1.78 0.15 0.290
0.8 1.60 0.13 0.22 1.80 0.16 0.290
0.008 0.3 1.62 0.12 0.31 1.70 0.12 0.392
0.5 1.62 0.12 0.31 1.78 0.12 0.398
0.8 1.62 0.12 0.31 1.80 0.15 0.396
1.0 1.62 0.12 0.31 1.82 0.17 0.398
0.006 0.5 1.70 0.09 0.19 1.74 0.10 0.190
1.0 1.70 0.09 0.19 1.79 0.13 0.190
1.2 1.70 0.09 0.19 1.80 0.14 0.210
Полив по полосам (посев озимой пшеницы)
0.009 3.0 1.76 0.15 0.33 1.90 0.16 0.390
3.5 1.76 0.15 0.33 1.96 0.17 0.390
0.004 3.5 1.60 0.10 0.12 1.81 0.11 0.198
4.0 1.60 0.10 0.12 1.83 0.12 0.200
культур, загрязнению поверхностных вод и эвтро-фикации водоемов.
Поливные воды оросительных систем Азербайджанской Республики за сезон выносят в среднем 0.66-0.98 кг К-КН4 и 0.69-0.88 кг N-N0^ 2.77.0 кг Р, 44-70 кг К и 84-162 кг органического вещества/га [13]. Нами установлено, что с водой, сбрасываемой при поливах за пределы участка, перемещалось значительное количество гумуса, соединений азота и фосфора. Независимо от уклонов борозд содержание этих веществ в твердом стоке сбросных вод было на 10-20% больше, чем
в твердом стоке поступающей воды. Запасы гумуса в верхнем 0-25-см горизонте серо-коричневых почв составили 72-80, лугово-серозем-ных - 58-62, луговых почв - 95-125 т/га. Запасы валового азота в этих почвах были 5-8, фосфора -6-12 т/га.
Вымывание гумуса и биогенных элементов при орошении зависело от химических и физических свойств почвы, возделываемых культур и способа полива. Питательные вещества выносились смытыми почвенными частицами и в растворах со сбросными водами (табл. 2).
Таблица 3. Вынос гумуса и биогенных элементов при поливе сельскохозяйственных культур на опытных участках, кг/га
Уклон, tg а
Вариант
длина борозды и полосы, м
расход воды, л/сек
Гумус
N
Полив по бороздам (посев хлопчатника)
100 0.1 59 4.65 4.98
0.3 191 14.1 17.6
0.5 414 30.8 39.1
150 0.1 38.9 3.52 3.24
0.3 165 11.9 14.9
0.5 378 27.0 35.4
100 0.1 53.2 4.23 6.24
0.3 197 14.7 24.3
0.5 413 22.4 46.5
0.8 536 28.5 61.14
150 0.01 45.5 3.79 5.38
0.3 151 10.2 19.0
0.5 409 22.2 45.9
0.8 404 26.3 56.4
150 0.3 63.6 3.70 12.1
0.5 121 6.67 21.8
0.8 197 16.5 34.4
1.0 333 25.5 53.8
200 0.3 48.2 3.80 8.80
0.5 120 10.9 22.5
200 0.8 162 8.90 29.5
1.0 250 13.4 43.7
250 0.3 41.9 3.54 12.6
0.5 72.5 5.96 13.0
1.0 157 13.4 27.4
200 0.5 57.6 6.20 7.59
1.0 110 10.2 14.0
1.2 212 18.5 26.6
300 0.5 44.7 2.51 5.96
1.0 31.3 6.58 10.4
1.2 178 13.5 20.2
Полив по полосам (посев озимой пшеницы)
0.009 150 3.0 124 7.87 18.8
3.5 118 7.53 18.5
200 3.0 94.7 6.70 16.9
3.5 167 9.89 23.6
250 3.0 130 8.26 20.3
3.5 115 7.69 17.7
0.004 150 3.5 89.7 5.62 7.22
4.0 91.2 5.86 7.33
200 3.5 71.7 4.17 6.22
4.0 100 6.73 8.45
250 3.5 86.9 5.44 6.99
4.0 96.9 6.24 5.34
Р
ПОТЕРИ АЗОТА, ФОСФОРА И ГУМУСА 51
Таблица 4. Оптимальные показатели элементов технологии полива по бороздам
Водопроницаемость почвы Средний уклон поливных борозд, tg а
0.02 0.01 0.005 0.002 0.0005
Сильная 0.20/100 0.30/120 0.50/140 0.90/130 1.20/100
Повышенная 0.15/120 0.25/140 0.45/160 0.80/180 1.00/140
Средняя 0.10/140 0.20/180 0.40/250 0.70/220 1.00/200
Пониженная 0.10/170 0.15/250 0.40/300 0.60/350 0.60/250
Примечание. Над чертой - расход воды, л/сек; под чертой - длина борозды, м. То же в табл. 5.
Таблица 5. Оптимальные показатели элементов технологии полива по полосам
Водопроницаемость почвы Средний уклон поливных полос, tg а
0.01 0.005 0.002 0.0005
Сильная 3.0/100 3.5/150 4.0/200 4.5/150
Повышенная 2.5/200 3.0/250 3.5/200 4.0/150
Средняя 2.5/150 3.0/200 3.5/180 4.5/150
Пониженная 2.0/200 2.5/250 3.0/250 4.0/200
Ирригационная эрозия по-разному влияла на содержание питательных элементов в различных частях склона. Максимальные потери питательных элементов наблюдали в верхней части склона, в конце 100-метровой борозды они уменьшались в 15-20 раз.
Величина выноса гумуса и питательных элементов при поливе посевов хлопка по бороздам находилась в прямой зависимости от величины расхода воды. На участке светлых и серо-коричневых почв с уклоном 0.021 и длиной борозды 100 м при расходе воды 0.1 л/сек вынос гумуса составил 59, фосфора - 4.98, азота - 4.65 кг/га; при расходе воды 0.5 л/сек соответственно - 414, 30.8 и 39.1 кг/га (табл. 3). Сходные результаты были получены и на других опытных участках с различными уклонами и типами почв.
Потери гумуса и питательных элементов наблюдали и при поливе посевов озимой пшеницы. При поливе напуском полосами участка с уклоном 0.009 на светлых серо-коричневых почвах ирригационная эрозия приводила к ежегодным потерям в среднем: гумуса - 119, азота - 7.53, фосфора - 16.9 кг/га. Самые большие потери питательных веществ наблюдали в варианте с длиной полосы 200 м и расходом воды 3.5 л/сек: вынос гумуса составлял 167, азота -9.89, фосфора - 23.6 кг/га.
На лугово-сероземных почвах в вариантах с уклоном участка 0.004 при поливе напуском по полосам длиной 150, 200 и 250 м и расходе воды 3.5 л/сек вынос гумуса достигал 89.7, 74.7 и 86.9 кг/га, азота валового - 5.62, 4.17 и 5.44 кг/га, фосфора - 7.22, 6.22 и 6.99 кг/га соответственно.
Основной причиной смыва и размыва почв при орошении являются ошибки при проектировании и строительстве ирригационных систем, а также несоблюдение противоэрозионной технологии полива.
Одной из основных мер борьбы с ирригационной эрозией является правильный выбор технологии полива, т.е. установление оптимальной длины поливных борозд (полос) и расхода воды в них в зависимости от уклона участка и типа почвы.
Допуст
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.