Повышение эффективности применения водоудерживающих мелиорантов на основе местного сырья

Повышение эффективности применения водоудерживающих мелиорантов на основе местного сырья

А.А. Пахомов, к.т.н., ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ

Важной проблемой для Волго-Донского междуречья, как крупнейшего орошаемого центра, является деградация почвенного покрова, которая происходит в результате ирригационной эрозии, вторичного засоления, сокращения содержания гумуса в связи с уменьшением внесения органических и минеральных удобрений. Переуплотнение почвы тяжёлой техникой приводит к перераспределению влаги в агроландшафте, уменьшая водопроницаемость почв и увеличивая поверхностную составляющую стока. В последнее время для восстановления почвенного плодородия всё чаще применяется новое направление — внесение в почву структурообразователей, мелиорантов и сорбентов на основе местных природных и техногенных материалов [1—3].

Цель исследования — определение оптимальной нормы внесения в почву водоудерживающих мелиорантов на основе местного сырья.

Материал и методы исследования. Нами были проведены лабораторные и лабораторно-полевые эксперименты влияния водоудерживающих мелиорантов на изменение водно-физических свойств чернозёмных почв среднесуглинистого механического состава при орошении. 1-й опыт включал четыре варианта, проводился в четырёхкратной повторности (I вар. — норма внесения мелиоранта 0 (контроль), II - 1/2; III -1/5; IV -1/10 объёмных частей почвы). 2-й опыт проведён по пяти вариантам в трёхкратной повторности, ориентированных относительно более продуктивного (1/2) варианта (I вар. — норма внесения мелиоранта 0 (контроль), II - 1/0,5; III - 1/1; IV - 1/4; V - 1/6 объёмных частей почвы). Почву для заполнения экспериментальных ёмкостей брали из слоя почвы 0-40 см.

Результаты исследования. Разработан новый состав водоудерживающих мелиорантов, состоящий из бентонитовой глины (Белогорское, Ме-ловское и Долговское месторождения), керамзита (Карповское, Лиман Сорочий) и глауконитового песка (Песковатское, Пионерское, Челюскинское месторождения и др.) [4].

Для определения количественных значений целесообразности применения водоудерживаю-щих мелиорантов была изучена история поля, с которого отбирали образцы почвы для проведения лабораторных опытов. Результаты лабораторных анализов свидетельствуют о том, что на длительно орошаемых чернозёмах даже при благоприятных условиях полива в первую очередь изменяется структура. Исследователи доказали более благоприятное соотношение агрономически ценных и водопрочных агрегатов в орошаемых чернозёмах в случае внесения оптимальных норм мелиорантов и структурообразователей [5-8].

1-й лабораторный опыт показал, что наибольший эффект был достигнут в варианте II, т.е. при норме внесения водоудерживающих мелиорантов 1/2 (числитель - норма внесения, знаменатель -объём почвы). В варианте II запас продуктивной влаги был максимальный - 29,8 мм (минимальное значение было отмечено в контрольном варианте - 19,0 мм). Пористость аэрации в варианте II составляла 30,8%, что превышало на 5,1% значение показателя в контроле (табл. 1).

Для уточнения оптимальной нормы внесения был проведен 2-й лабораторный опыт. Варианты подбирали по лучшему (II - 1/2), выявленному в 1-м опыте. Его приняли оптимальным и относительно него заложили по два варианта с дифференцированной кратной нормой внесения мелиорантов таким образом, чтобы перекрыть крайние значения предыдущих вариантов в 2 раза как в сторону уменьшения (1/1; 1/0,5), так и в сторону увеличения (1/4; 1/6).

Оценивая водно-физические показатели, можно отметить, что норма внесения на всех вариантах опыта способствовала восстановлению и сохранению структуры почв при орошении. Об этом свидетельствуют данные коэффициента дисперсности, находящегося в пределах 6-8 ед., плотности скелета почвы (1,11-1,22 т/м3) вместо 1,32 т/м3 и порозности, характеризующей её как удовлетворительную для пахотного слоя. Структурное состояние - хорошее (для нормы внесения на варианте II - 1/1 - 75,21% и V - 1/6 - 80,16%), водопрочность - хорошая (максимальное значение на варианте III - 1/2 - 74,56%) (табл. 2).

1. Характеристика изменения водно-физических показателей почвы после проведения 1-го лабораторного опыта

Показатель в слое 0-40 см Вариант, норма внесения мелиоранта

I - 0 (контроль) II - 1/2 III - 1/5 IV - 1/10

Плотность почвы, т/м3 1,31 1,12 1,13 1,26

Пористость аэрации, % 25,7 30,8 28,5 26,7

Запас продуктивной влаги, мм 19,0 29,8 27,6 19,8

2. Воздействие различных норм внесения мелиорантов на различные показатели водно-физических свойств почвы

Показатель в слое 0-40 см Вариант, норма внесения мелиоранта

I - 0 (контроль) I - 1/0,5 II - 1/1 III - 1/2 IV - 1/4 V - 1/6

Плотность почвы, т/м3 1,32 1,20 1,17 1,11 1,22 1,14

Порозность, % 31 48

Коэффициент дисперсности 4 8 7 7 6 8

Структурное состояние, % 54,12 58,16 75,21 65,35 74,18 80,17

Водопрочность, % 26,51 35,36 54,17 74,56 73,36 74,18

Результаты 2-го опыта не опровергают предположения и выводы 1-го опыта о положительном влиянии водоудерживающих мелиорантов в дозе 1/2 на улучшение водно-физических свойств почвы.

На основании изложенного можно утверждать, что до апробирования водоудерживающих мелиорантов качество структуры почвы на орошаемых полях было низкое. После внесения мелиоранта дозой 6350 кг/га произошло улучшение плодородия чернозёмных почв, её структуры и функций в результате орошения.

В результате использования предлагаемого водоудерживающего мелиоранта можно улучшать как водно-физические свойства почвы, так и аэрирующие её свойства, формируя агрономически ценную почвенную структуру.

Преимущества разработанного влагоудержи-вающего мелиоранта заключаются в простоте его приготовления и использования, в улучшении водно-физических свойств почвы в результате орошения. Кроме того, предлагаемый мелиорант обладает пролонгирующим действием за счёт глау-конитового песка, который способен увеличивать время своего благоприятного воздействия на почву в течение ряда лет.

Таким образом, в результате проведения лабораторных экспериментов была доказана высокая эффективность использования предлагаемого влагоудерживающего мелиоранта для снижения ущерба, наносимого почвенному покрову поверхностным стоком при орошении. Прослежен механизм водоудерживающего мелиоранта: при орошении намокшая бентонитовая глина, острукту-ренная глауконитом, временно склеивает частицы почвы, разрушенные дождевыми каплями, и в момент образования временных потоков предотвращает рост твёрдой составляющей поверхностного стока. Керамзит увеличивает коэффициент шероховатости русла ручейков, задерживая часть уже образовавшегося ирригационного стока. По мере высыхания частицы мелиорант уменьшается в объёме, обеспечивая тем самым свободный доступ воздуха в пахотный слой почвы.

Выводы.

1. Для восстановления деградированных земель наиболее эффективны приёмы внесения в почву водоудерживающих мелиорантов на базе собственного сырья, которые выполняют одну из основных задач мелиорации — стабилизацию почвенного плодородия.

2. Весьма эффективным мероприятием по борьбе с водной эрозией является внесение во-доудерживающих мелиорантов.

3. При внесении водоудерживающих мелиорантов в почву в норме 6350 кг/га происходит улучшение водно-физических свойств почвы (снижение плотности до 1,11 т/м3; увеличение количества водопрочных (до 74,56%) и структурных агрегатов (до 65,35%)).

Литература

1. Овчинников А.С. Разработка мелиоранта на основе природного минерала для рекультивации почвенного покрова, загрязнённого нефтепродуктами, в условиях Волгоградской области / А.С. Овчинников, А.В. Карпов, В.В. Бородычев, Н.В. Колодницкая // Известия Нижневолжского агроуни-верситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2013. № 2 (30). С. 172-177.

2. Васильев С.М., Домашенко Ю.Е. Регулирование управленческих процессов в структурированных проблемных ситуациях АПК // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2016. № 4. С. 12-13.

3. Кирейчева Л.В., Юрченко И.Ф., Яшин В.М. Методические указания по оценке экологической и мелиоративной ситуации на орошаемых землях. М.: ВНИИГиМ, 1994. 56 с.

4. Доклад «О состоянии окружающей среды Волгоградской области в 2015 году» / Ред. колл.: В.Е. Сазонов [и др.]; Комитет природных ресурсов и экологии Волгоградской области. Волгоград: «СмОТРИ», 2016. 300 с.

5. Комплекс мероприятий, направленных на сохранение и восстановление почвенного плодородия при циклическом орошении сельскохозяйственных культур в Волгоградской области / В.Н. Щедрин [и др.]. Новочеркасск: РосНИИПМ, 2015. 76 с.

6. Васильев С.М., Макарова Н.М. , Домашенко Ю.Е. Результаты математической обработки факторов, определяющих биопродуктивность растений на эрозионно опасных территориях агроландшафтов при биогенном загрязнении среды // Инновации в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур: матер. междунар. науч.-практич. конф. (17 февраля 2016 г.). Персиановский, 2016. С. 16-20.

7. Домашенко Ю.Е., Васильев С.М. Прогноз местных размывов на сопрягающих сооружениях Донского магистрального канала для предотвращения развития оползневых процессов // Научный журнал КубГАУ: политематический сетевой электронный журнал. 2015. № 110 (06). 11 с. [Электронный ресурс]. URL: http://ej.kubagro.ru/2015/06/pdf/33.pdf.

8. Ляшков М.А., Васильев С.М., Домашенко Ю.Е. Анализ системы почв Ростовской области // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2015. № 57-1. С. 59-62.