ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2010, № 12, с. 1494-1500
ЭРОЗИЯ ПОЧВ
УДК 631.67+631.6.02.631.459.2.
ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЭРОЗИИ ПРИ ПОЛИВЕ ПО БОРОЗДАМ
© 2010 г. Э. А. Гурбанов
Институт почвоведения и агрохимии НАНАзербайджанской Республики, AZ1073, Баку, ул. М. Ариа, 5
e-mail: azegurb@gmail.com Поступила в редакцию 01.08.2008 г.
Исследованиями установлено, что дифференциация и деградация почв зависят от уклона поверхности, величины струи и длины борозды. В связи с особенностями развития ирригационной эрозии на орошаемых площадях образуются три зоны: эрозионная, стабилизационная и аккумулятивная. Большой уклон поверхности орошаемых участков способствует интенсивному эрозионно аккумулятивному процессу. В зависимости от уклона и расхода воды с 1 га смывается 0.48—19.40 т почвы. Под влиянием ирригационной эрозии изменяется плотность и пористость почв, а в период дифференциации почвенных разностей по склону происходит углубление процесса смыва. При этом гранулометрический состав почв в верхней области смыва становится легче, а в намытых разностях — тяжелее. На основе количественной оценки интенсивности смыва почвы рассчитаны возможные потери сухого вещества, гумуса и основных элементов питания растений, а также величина их выноса с водостоками.
ВВЕДЕНИЕ
Ирригационная эрозия почв является наиболее опасным и разрушительным антропогенным процессом. Смыв плодородного верхнего слоя почв, уменьшение площади пашни при увеличении количества ирригационных оврагов наносят громадный ущерб сельскому хозяйству. Процессы ирригационной эрозии относятся к числу наиболее активных факторов трансформации и деградации почвенного покрова на обрабатываемых орошаемых землях [1, 3, 4, 11—14]. В Азербайджане площадь почв, подверженных деградации, составляет около 40% от общей площади республики. Причин деградации почв, носящих глобальный характер, много, в частности, эрозия почв. Исследования показывают, что из 1.42 млн. га орошаемых земель республики 453 тыс. га подвержены ирригационной эрозии, в том числе в средней и сильной степени — 250 тыс. га, слабой — 203 тыс. га [6].
Уклон поверхности орошаемых участков (более 0.01) определяет направление процессов дифференциации питательных веществ по склону. В течение многолетнего использования орошаемых почв дифференциация питательных веществ способствовала их деградации [11, 13].
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Для изучения влияния различных факторов (уклона, противоэрозионной стойкости почв, расхода воды, длины борозды и др.) и их сочетаний на проявление ирригационной эрозии и ее
влияние на дифференциацию и деградацию почв были проведены полевые и лабораторные исследования.
Исследования по изучению процессов ирригационной эрозии проведены в предгорьях Большого Кавказа и Кура-Аракской низменности на наклонной поверхности. Опыты закладывали на территории Биласуварского, Агдашского, Геок-чайского, Бейлаканского и Кусарского районов. Для исследования выбирали участки на серо-коричневых, сероземных и лугово-сероземных почвах, которые составляют здесь основу земельного фонда.
Сток и смыв почв, содержание в пробе воды объемом 0.5 л взвешенных наносов изучали в естественных условиях на всех вариантах опытных участков путем отбора проб вод через интервалы: 5, 15, 60, 120, 180, 240 мин после начала стока и в последние часы полива — из каждой учетной борозды в трех повторностях по методу Кузнецова [11] и методом измерений водороин. Наносы отфильтровывались, высушивались и взвешивались. Для определения деформации профиля борозды под действием размыва производилась ее поперечная съемка до и после полива (через каждые 20 м) по всем вариантам опыта.
При проведении поливов велись наблюдения за скоростью течения воды поливных струй в начале и в конце борозд с помощью водослива Том-сона (45°). Скорость течения воды в бороздах определяли при помощи красящей жидкости и секундомера, а для регулировки поливных струй использовали полиэтиленовые салфетки.
Таблица 1. Ирригационная эрозия в бороздах в зависимости от противоэрозионной стойкости почв, уклона поверхности и техники полива
Местоположение опытных участков, почва и культура Уклон Противоэрозионная стойкость почв размывающая скорость потока, м/с Расход воды, л/с Длина борозды, м Время полива, ч Сбросы, % Смыв почвы, т/га в год
Кусарский район 0.096 0.064 0.1 100 58 18 4.83
0.2 100 23 41 8.25
0.4 100 8.5 60 14.40
Северо-Восточный склон Большого 0.070 0.064 0.1 120 68 28 4.88
Кавказа, серо-коричневые, томат 0.2 120 41 35 9.00
0.3 120 12 41 16.79
0.4 120 9.3 63 19.40
Геокчайский р-н, предгорная часть 0.045 0.055 0.1 150 69 19 0.48
Ширванской степи, серо-коричне- 0.2 150 61 37 2.72
вые, обыкновенные, виноградник
0.3 150 38 41 3.34
0.5 150 22 58 7.43
Биласуварский р-н, южная предгор- 0.021 0.051 0.1 200 67 9 3.00
ная часть, серо-коричневые свет- 0.3 200 42 22 7.04
лые, хлопчатник
0.5 200 13 56 15.54
Бейлаканский р-н, Мильской 0.025 0.048 0.1 200 63 12 4.43
степи, лугово-сероземные, хлопчат- 0.3 200 31 39 8.28
ник
0.5 200 10 46 17.60
Агдашский р-н, предгорная часть 0.032 0.048 0.1 150 45 18 5.45
Ширванской степи, лугово-серо- 0.2 150 28 45 7.84
земные, хлопчатник
0.3 150 20 61 12.23
Противоэрозионную стойкость почв изучали методом Кузнецова [11]. Для выявления общей закономерности изменения свойств почв при различных почвенных условиях орошаемого земледелия изучали влажность, водопроницаемость, плотность, гранулометрический, структурный состав и удельный вес почвы, также содержание гумуса, общего азота, валового фосфора и обменного калия [2, 9].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Установлено, что основными причинами развития ирригационной эрозии являются большие уклоны участков и слабая сопротивляемость самих серо-коричневых и лугово-сероземных почв, обусловленная в основном низким содержанием гумуса в них и малой водопрочностью агрегатов и не отвечающая им техника полива.
Количественной характеристикой противо-эрозионной стойкости почв являются критические величины размывающих скоростей [3, 4, 11]. Размывающая скорость потока серо-коричневых почв для рыхлого слоя составляет 0.055—0.061 м/с, а сероземных и лугово-сероземных 0.040—0.053 м/с. Эрозия почв при поливе по бороздам имеет свою
особенность. Она состоит в том, что большему смыву подвергается головная часть поливных борозд, где расход воды, и следовательно глубина и скорость водного потока, еще достаточно велики. В связи с этим на орошаемых площадях образуются три зоны: эрозионная, стабилизационная и аккумулятивная. Сравнение поперечного профиля борозды до и после поливов показывает, что в начале борозды мелкозем смыт, а в конце — образуется его нанос.
Расход воды в борозде изменяется от максимальных величин в ее начале до нуля в конце, в результате происходит резкое уменьшение транспортирующей способности потока по длине борозды. В начальный момент полива весь поливной поток охватывает эрозионную зону, при дальнейшем движении воды скорость потока в нижней части участка уменьшается. В связи с этим уменьшается мутность воды и расход наносов. Таким образом, общая интенсивность смыва сокращается со временем.
Длина участков размыва и аккумуляции зависит не только от энергии потока и изменения ее по длине борозды, но и в значительной мере от сопротивляемости почв размыву. Границы зон перемещаются, и постепенно эрозионная зона ока-
Таблица 2. Влияние ирригационной эрозии на дифференциацию гранулометрического состава почв (0—25 см)
Уклон, Гигроскопическая влага, % Размер частиц, мм; содержание, %
расход, длина борозды Часть склона 1-0.25 0.25-0.05 0.005-0.01 0.01-0.005 0.005-0.001 < 0.001 содержание физической глины <0.01
0.096, 0.2, 100 м
0.070, 0.3, 120 м
0.45, 0.5, 150 м
Верхняя часть эрозионной зоны
Нижняя часть аккумулятивной зоны
Верхняя часть аккумулятивной зоны
Нижняя часть аккумулятивной зоны
Верхняя часть эрозионной зоны
Нижняя часть аккумулятивной зоны
4.50 3.25 2.14 5.14 3.18 5.82
Серо-коричневые обыкновенные почвы
18.80
0.89 0.24 2.37 1.80 0.68 2.19
31.11 17.16 42.84 20.76 49.92 16.61
29.20 40.00 27.28 21.12 29.36 20.72
20.80 16.88 16.88 13.12 17.28
16.00 13.20 23.04 23.04 12.40 26.20
4.00 3.60 16.40 16.40 12.40 17.00
Серо-коричневые светлые почвы
0.021, 0.5, Верхняя часть 5.30 7.00 22.60 19.52 18.48 16.32 16.08 50.88
200 м эрозионной зоны
Нижняя часть акку- 6.50 6.41 17.99 17.36 18.08 21.12 19.04 58.24
мулятивной зоны
Лугово-сероземные почвы
0.032, 0.3, Верхняя часть 4.45 8.80 23.32 18.32 15.12 14.88 19.56 49.56
150 м эрозионной зоны
Нижняя часть акку- 4.90 2.95 13.85 24.40 12.40 13.60 32.80 57.80
мулятивной зоны
0.025, 0.5, Верхняя часть 5.81 2.91 9.49 30.40 21.60 18.80 16.80 57.20
200 м эрозионной зоны
Нижняя часть акку- 6.05 1.22 2.78 26.40 20.80 20.40 28.40 69.60
мулятивной зоны
зывается стабилизационной, а иногда и размываемой. Аккумулятивная зона характеризуется заполнением русла наносами и образованием на поверхности корки.
Результаты расчетов показали, что при малых уклонах борозд (<0.015) величины поступивших и вынесенных наносов невелики (2.5—5.0 т/га в год). Поэтому на таких участках дифференциации почв не наблюдается. Однако ситуация резко меняется с увеличением уклонов полей (>0.02). Количество отложений на аккумулирующей поверхности почв увеличивается от 3 до 20 т/га (табл. 1.)
Установлено, что площадь почвенно-эрозион-ного комплекса, состоящего из эрозионной, стабилизационной и аккумулятивной зон, находится в зависимости от величины расхода воды, продолжительности полива и уклона поверхности орошаемых участков. При уклонах поверхности 0.070—0.096 и расходах воды 0.40 л/с, наибольшая площадь приходится на эрозионную зону — 67.5—
70.0; доля аккумулятивной части она составляет 2.5-4.5%.
На уклонах 0.02-0.032 при поливе с расходом воды 0.3-0.5 л/с на долю эрозионной части приходится 22.5-30.5; стабилизационной — 55.043.6, аккумулятивной - 25.9-42.5%. Анализируя зависимость количества смытой почвы от уклона
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.