СПОСОБ ОСВОЕНИЯ ЗАСОЛЕННЫХ СЕРОЗЕМНО-ЛУГОВЫХ ЗЕМЕЛЬ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ АЗЕРБАЙДЖАНА Российский патент 2017 года по МПК A01B79/02 B09C1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при освоении засоленных земель.

Современная поверхность Кура-Аразской низменности Азербайджана создана главным образом деятельностью рек, по имени которых она и названа. Стекая с гор, эти реки несут большое количество песка и ила, в связи с чем воды этих рек относятся к одним из самых мутных. Из речных наносов и образовалась поверхность низменной аллювиальной равнины. Каждая равнина имеет свои особенности рельефа, почв, растительности и хозяйственного использования. Изучение этих равнин на водно-солевой баланс позволило выявить их недостатки, снижающие эффективность сельскохозяйственного производства на мелиорируемых землях.

Основным способом освоения засоленных земель является способ промывки почвы с последующим удалением промывных вод с помощью дренажно-коллекторной сети. При этом способе рассоления в зависимости от региона и степени засоления почвы требуется от 5 до 20 тыс.м³/га (Борьба с засолением земель. Под ред. В.А. Ковды. Международная серия «Охраны природы». М.: Колос, 1981).

Известен способ рассоления почвы, в котором удаление солей из почвы проводят посредством растений-галофитов, высеваемых на орошаемой площади, их скашиванием и вывозом за пределы участка (Авторское свидетельство SU №1611242, кл. A01B 79/00, A01G 25/00 от 07.12.1990).

В этом способе фруктовые деревья возделывают на барханых песках при капельном орошении минерализованной водой. Посев на этих же почвах растений-галофитов (солянок) приводит к уменьшению солей почвы, создавая тем самым благоприятные условия для развития корневой системы фруктового дерева. К окончанию поливного периода растения скашивают и удаляют с последующим их использованием на корм скоту.

Ограничением этого способа является то, что засоленными могут быть не только почвы типа барханных песков, обладающих повышенным испарением воды с их поверхности, а также благоприятными условиями для выращивания солянок. Кроме того, данный способ не исключает повторного засоления почвы из глубинных слоев, что приводит к низкой продуктивности сельскохозяйственных угодий. Помимо этого обычные виды солянок имеют низкую биомассу и питательную ценность, поэтому кормление ими скота возможно только с использованием большого количества традиционных кормов. Кроме того, этот способ разработан для песчаных почв при орошении их минерализованными водами и не затрагивает вопросов рассоления засоленных сереземно-луговых почв при орошении их пресной водой в условиях мелиоративного севооборота.

Известны способы рассоления почвы (Авторские свидетельства SU №1606023, кл. A01G 25/00 от 15.11.1990 и №1428297, кл. A01G 25/00 от 07.10.1988).

Недостатки этих способов: большие нормы промывной воды, которая расходуется не только непроизводительно, но и является источником большого количества засоленных дренажных вод, которые сбрасываются в естественные водоприемники, что приводит к загрязнению последних и ухудшению экологической обстановки на орошаемых территориях.

Известен способ освоения засоленных средне-суглинистых земель, в котором удаление солей производят путем высевания галофитов с последующей их уборкой, в начале освоения земель галофиты высевают в чистом виде, а в последующие годы осуществляют смешанный посев галофитов и кормовых культур, изменяя их соотношение в течение нескольких лет, а затем осуществляют полную замену галофитов кормовыми культурами (Патент RU №2034900, кл. C09K 17/00, A01B 79/02 от 10.05.1992).

Этот способ применим для рассоления засоленных средне-суглинистых почв при орошении их пресной водой в условиях мелиоративного севооборота, однако этот способ при посеве галофитов недостаточно эффективен для получения сельскохозяйственных кормов, как и предыдущие, т.е. его использование не позволяет получить достаточное количество кормов с большой питательной биомассой.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности рассоления почвы при использовании в первый год двухъярусного внесения в пахотный и подпахотный горизонты соответственно органических и минеральных удобрений, обладающих запасом питательных веществ при использовании посева в течение не только одной культуры, но и при использовании других клубеньковых растений.

Способ освоения засоленных сероземно-луговых земель Центральной части Азербайджана, включающий удаление солей из почвы путем высевания на ней однолетних растений с последующей их уборкой, использование в дальнейшем кормовых культур, проводят двухъярусное внесение в пахотный и подпахотный горизонты толщиной в 50…60 см соответственно органические и минеральные удобрения, затем используют посев однолетних культур в виде хлопчатника или зерновых в чистом виде, затем осуществляют полную замену посевом люцерны в течение трех лет, а затем используют эти поля под кукурузу на силос или другие клубеньковые растения.

Решение проблемы эффективного освоения засоленных сереземно-луговых земель путем оптимизации использования двухъярусного внесения в пахотный и подпахотный горизонты толщиной в 50…60 см сделано на основе экспериментальных материалов, в частности, использования, затем посев однолетних культур, затем заменой люцерны в течение трех лет ее роста, а затем уже под кукурузу на силос или другие клубеньковые растения. Основанием послужило то, что значительная часть сероземных почв используется в орошаемом земледелии и является основным земельным фондом для выращивания хлопчатника и зерновых культур.

Сероземные почвы, имея небольшой запас гумуса и питательных элементов, по своему потенциальному плодородию уступают другим типам полупустынной зоны. Запас гумуса в слое 0-20 см не превышает 30…65 т/га, гидролизуемого азота 100…150 мг/кг, усвояемого фосфора 5…40 мг/кг и обменного калия 200…400 мг/кг.

Лугово-сероземные почвы формируются в условиях повышенного грунтового увлажнения при близком залегании грунтовых вод (2,5…3,0 м).

Характерным для лугово-сероземных почв является ржаво-охристые пятна в горизонте В-ВС. Реакция почвенного раствора нейтральная или же резкощелочная. Величина pH изменяется в пределах от 7,2…8,2. Описываемые почвы являются тяжело-глинистыми и глинистыми и относятся к почвам высокого бонитета. Кроме того, встречаются массивы, характеризующиеся разным грануметрическим составом: от средне-суглинистого до тяжелого глинистого, прослойками супеси и песка.

Поля, использующиеся под сельскохозяйственные культуры, ежегодно пашутся на одинаковую глубину (25…30 см). Через определенное время (10…15 лет) при таком режиме использования земель наблюдается уплотнение подпахотного горизонта почв. Это связано с тем, что только в течение одного года на пашне сельскохозяйственные машины, имеющие достаточно тяжелый вес, делают в среднем 25…30 ходов, в результате чего происходит постепенное уплотнение подпахотного горизонта почвогрунтов. Мощность уплотнения в зависимости от свойств почв может достигать до 1,0…1,5 м и более глубины.

Если в новоосвоенных землях объемная масса почвогрунтов составляет 1,2…1,3, то после уплотнения он достигает 1,5…1,6 г/см³.

По степени засоления почвы подразделяются в зависимости от количества солей и глубины залегания соленосных горизонтов. Принято считать, что если в почвенном горизонте содержится меньше 0,25% легкорастворимых солей, он является незасоленным; 0,25…0,50% - слабозасоленным; 0,50…1,00% среднезасоленным; 1,00…2,00% сильно засоленным; 2,00…3,00% очень сильнозасоленным и больше 3,00% - это уже солончак.

Поэтому при рассмотрении осуществлялись со ссылками изменения засоления почв с учетом вышеуказанной градации.

В результате исследования установлено, что при уплотненных почвах урожайность сельскохозяйственных культур снижается до 20…40%. Это объясняется тем, что корневая масса растений не может проникать в уплотненные слои и распространяется в верхнем 25…30 см слое, и в короткий срок происходит исчезновение запасов питательных веществ. Кроме того, в уплотненных горизонтах число полезных микроорганизмов уменьшается, а других болезотворных, наоборот увеличивается, т.к. полностью нарушается водно-воздушный режим почв.

Следовательно, необходимы новые разработки, позволяющие решать проблему экологически чистыми методами в формировании урожая.

Отсюда следует, что требуется глубокая вспашка до 60 см, не менее чем через пять лет, рыхление и необходимое применение севооборота, использование органических и минеральных удобрений в пахотном и подпахотном горизонтах, когда однолетние культуры, такие как хлопчатник или зерновые, в обязательном порядке должны быть заменены люцерной на три года, и только затем эти поля используют под кукурузу на силос и другие клубеньковые растения.

Такая смешанная культурными растениями система земледелия особенно в Центральной части Азербайджана в течение трех-четырех лет создает в почвогоризонте мощный высокоплодородный слой толщиной не менее в 50…60 см.

В целом такой слой обеспечит не только нормальное развитие очередной основной сельхозкультуры, но и уничтожит семена сорной растительности и вредных микроорганизмов.

Таким образом, режим орошения сельхозкультур зависит от степени засоленности почв, и оросительная вода подается в соответствии с потребностью каждого растения в воде, что позволяет свести до минимума непроизводительные потери воды на фильтрацию.

С целью изучения прогноза водно-солевого режима на мелиорируемых землях в течение 1992-2012 годов проводились исследования на опытных участках, где представлены три горизонта почв Кура-Аразской низменности, различающиеся между собой по грануметрическому составу и фильтрационной способности. Три наиболее контрастные группы характеризуются следующими данными: 1 группа - почвы легкого грануметрического состава с высокой фильтрацией, к_ф=10-12 м/сут, активная пористость m_ак=0,35 - содержание частиц менее 0,01 мм составляет 22…25%. Опыты проводились на участке, расположенном на территории Саатлинского района. II группа - почвы глинистые неоднородного грануметрического состава с пониженной фильтрацией, к_ф=3-6 м/сут, m=0,37 - содержание частиц менее 0,01 мм составляет 42…48%. Опыты проводились на участке, расположенном на территории Сальянского района. III - группа - почвы глинистые, слитые с особо низкой фильтрацией, к_ф=1,0-2,0 м/сут, m=0,40 - содержание частиц менее 0,01 мм, составляет более 60…70%. Опыты проводились на участке, расположенном на территории Имишинского района.

На опытных участках определяли водно-физические свойства почвогрунтов и основные элементы водно-солевого баланса, в том числе динамику рассоления и засоления почв на каждом опытном участке, предварительно было выбраны 10 ключевых площадок: пять из них наиболее опасные в отношении вторичного засоления, где почвогрунты содержат около 0,6% солей, пять - практически пресные с содержанием около 0,3% по плотному остатку. На ключевых площадках проведены солевые съемки, почвенные образцы, при съемке брались из трехметровой толщи до и после каждого вегетационного полива и в конце сентября. В таблице 1 показаны солеудержание в толще 0-100 см почвогрунтов ключевых участков (где С₀ - до поливов, С₁ - после поливов), дренажный сток и испарение поверхности грунтовых вод. Опыты показывают, что под воздействием каждого вегетационного полива солесодержание в метровой толще почвогрунтов уменьшается, а в межполивные периоды увеличиваются до проведения второго полива, затем увеличение солесодержания в межполивной период настолько мало (0,003…0,005%), что им можно пренебречь.

Динамика соотношения транспирации и испарения с поверхности почвы показано в таблице 2. В начале вегетации хлопчатника (люцерна и др. поливные культуры) слабо затеняют почву, большая часть ресурсов (75…80%) тепла расходуется на нагревание почвы и воздуха, происходит непродуктивное испарение. В этот период суммарное испарение составляет 28…35% м³/га в день. Определенная часть этой влаги испаряется с поверхности грунтовых вод, то есть идет процесс засоления. По мере развития растений доля непродуктивного испарения уменьшается, значительная часть влаги расходуется через растения (транспирация около 50%) и суммарное испарение в этот период (цветение) составляет 45…50 м³/га в день. При сомкнутом покрове ресурсы тепла полностью поглощаются растениями, и величина суммарного испарения достигает 80…90 м³/га в день. Транспирация влаги растениями при сомкнутом покрове абсолютно преобладает над испарением влаги почвой и может составлять 80…90 и более от суммарного испарения. Поскольку вторичное засоление определяется объемом влаги, испарившейся непосредственно с поверхности грунтовых вод, то большой интерес представляет определение значений испарения с поверхности грунтовых вод при различных глубинах залегания их уровня для почв, имеющих разные водно-физические свойства.

Исследования по изучению испарения с поверхности грунтовых вод проводились в июле - (в самом жарком месяце), после второго вегетационного полива.

Необходимо отметить, что уровень грунтовых вод в период исследований колебался в пределах от 0,5 до 3,0 м от поверхности земли. Испарение с поверхности грунтовых вод определялось по методу водного баланса, а также лизиметрических определений по известным источникам.

Из таблицы 3 видно, что между испарением грунтовых вод и глубиной залегания их уровня имеется тесная связь, выражающаяся уравнением:

, где Е_с - испаряемость, м; H - глубина залегания уровня грунтовых вод; Н_ВПС водоподъемная способность почвогрунтов, м (значение Н_ВПС для I, II и III групп почв составляет соответственно: 1,5; 2,5 и 3,0). Обобщение и анализ представленных материалов дали возможность разработать новые простые математические модели, позволяющие построить прогноз водно-солевого режима почвогрунтов в эксплуатационный период. В межполивной период:

, а за время полива:.

где C₁ и C₀ - солесодержания в почвогрунте после полива и перед поливом, %;

E - испарение с поверхности грунтовых вод, м; M - минерализация грунтовых вод, г/м³; X - мощность слоя почвогрунтов, в котором идет накопление солей, м; W - объемный вес почвогрунтов, т/м³; D - часть поливной воды, поступающей в дрену, то есть израсходованной на промывку солей в почвогрунте, м; M_n - минерализация полученная в результате растворения всех солей, имеющихся в расчетном слое почвы, в поливной воде, т/м³.

Проведенные многочисленные расчеты показывают, что результаты, полученные по формуле (1) и (2), полностью совпадают с результатами, полученными в практике. Второй член правой части формулы (2) характеризует соли, поднявшиеся в верхние слои почв при испарении соли, в основном, накапливаются в верхнем метровом слое, тогда можно принять X - 1 м, то есть:

(далее раскрытие математических формул не показано).

Таким образом, все это свидетельствует о том, что глубина залегания уровня грунтовых вод равновесного солевого баланса для I, II и III группы почвы равна соответственно 1,27; 1,58 и 1,45 м от поверхности земли.

Объем грунтовых вод, увеличивающийся при испарении первоначального содержания в почве, составил около 1,0% и составило 65…70 м³/га, а критическая глубина 1,78; 2,32 от поверхности земли.

В результате многолетних исследований прогнозные расчеты, проводимые с применением математических методов, показывают, что для коренного улучшения мелиоративного состояния дренированных земель необходимы следующие мероприятия:

планировка поверхностей полей должна составляет не более чем 5 см;

для уплотненных грунтов, а также тяжелых грунтов необходимо проведение глубокого рыхления почв;

необходимо применение вышеуказанного севооборота сельскохозяйственных культур;

после уборки зерновых необходимо поля засевать с коротким вегетационным периодом (например, кукуруза на силос, горох, рапс, сорго и др.).

Кроме вышеуказанного, большое внимание должно уделяться режиму орошения сельхозкультур с учетом степени засоленности почв:

в почвогрунтах, содержащих солей выше чем 0,6% по плотному остатку, необходимо проведение промывки нормами, соответствующими типу, степени засоления и водно-физическим свойствам почв;

в почвогрунтах, содержащих солей в пределах 0,4…0,6% по плотному остатку, необходимо проведение влагозарядковых поливов с большими нормами (2000…3000 м³/га) и вегетационных поливов 20%-ным промывным режимом. Если будет наблюдаться дефицит воды, тогда после 15 июля эта дополнительная часть оросительной воды, которая создает промывной режим на поле, не подается;

в почвогрунтах, содержащих солей в пределах 0,25…0,40% по плотному остатку, необходимо проведение влагозарядовых поливов с небольшими нормами (1500…2000 м³/га) и вегетационных поливов 10%-ным промывным режимом до 15…20 июля. Затем продолжаются поливы с обычными нормами (в соответствии к водопотреблению культуры) - 800…1000 м³/га;

в почвогрунтах, содержащих солей в пределах 0,20…0,25% по плотному остатку, необходимо проведение влагозарядковых поливов с нормами 1200…1500 м³/га и вегетационных поливов с обычными нормами;

в почвогрунтах, опресных на большую глубину (солей содержание в 3…5 м глубине меньше, чем 0,5% по плотному остатку), необходимо проведение влагозарядковых поливов малыми нормами (1000…1200 м³/га) и вегетационных поливов обычными нормами - 800…900 м³/га;

если почвогрунты на большой глубине (3…5 м) сильно опреснены и имеют признаки осолонцевания, сухом состоянии плохо обрабатываются, после вспашки при бороновании не разрыхляются, при смачивании, набухая, через себя воду не пропускают и др.), то необходимо внесение удобрений почвогрунтов, содержащих кальций и химмелиорантов с нормами, соответствующих степени осолонцевания.

Изложенный материал по проблеме засоленности земель позволяет считать, что полученные результаты исследований водно-солевых показателей за многие годы на опытных участках наиболее актуальными и менее решенными, а если решается, то с большими и затратами. Отсюда можно заключить, что предложенное изобретение даст новый подход, позволяющий решить эту проблему на основе агромелиоративных мероприятий по улучшению мелиоративного состояния земель Центральной части Азербайджана. Это дает в свою очередь не только улучшить мелиоративное состояние земель, но и получить дополнительный урожай, т.е. не оставлять поля открытыми (производить выращивание культур), при этом чем больше в почве минеральных и органических коллоидных частиц, тем выше ее поглотительная способность. У глинистых и суглинистых почв емкость поглощения больше, чем у песчаных и супесчаных. Величина емкости также зависит от содержания в почве гумуса. Гумусовые вещества обладают гораздо более высокой поглотительной способностью, чем глинистые минералы. Таким образом, органическое вещество играет важную роль в обменном поглощении катионов в почвах. Отсюда практическую значимость имеет расчет коэффициента регрессии почв в зависимости от их грануметрического состава и гумусом и илистыми фракциями.

Для того чтобы предотвратить процесс вторичного засоления почв, уровень минерализованных грунтовых вод в междренном пространстве не должен быть выше критической глубины. Следовательно, в заявленном способе удаление из почвы количества солей, поднявшихся в верхние слои почвы в процессе испарения грунтовых вод, будет равно количеству солей, удаленных из почвы под влиянием вегетационных поливов в условиях мелиоративного предложенного севооборота, а это удастся рассолением почвы путем двухъярусного внесения в пахотный и подпахотный горизонты в 50…60 см соответственно с внесением органических и минеральных удобрений с использованием различных видов культур. Дальнейший севооборот можно производить по существующим технологиям клубеньковых растений, например, после использования люцерны в течение трех лет с чередованием кукурузы на силос или других клубеньковых растений.

Применение предлагаемого изобретения - способа освоения засоленных земель данного типа - позволяет по сравнению с существующими способами успешно применять его в зонах с климатическими условиями, сравнимыми с районами Центральной части Азербайджана.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и мелиорации. Способ включает удаление солей из почвы путем высевания на ней однолетних растений с последующей их уборкой и использования в дальнейшем кормовых культур. При этом проводят двухъярусное внесение в пахотный и подпахотный горизонты толщиной в 50-60 см соответственно органических и минеральных удобрений. Затем используют посев однолетних культур в виде хлопчатника или зерновых в чистом виде. Далее осуществляют полную замену посевом люцерны в течение трех лет. После этого используют эти поля под кукурузу на силос или другие клубеньковые растения. Способ позволяет повысить эффективность рассоления почвы. 3 табл.

Способ освоения засоленных сероземно-луговых земель Центральной части Азербайджана, включающий удаление солей из почвы путем высевания на ней однолетних растений с последующей их уборкой, использование в дальнейшем кормовых культур, отличающийся тем, что проводят двухъярусное внесение в пахотный и подпахотный горизонты толщиной в 50-60 см соответственно органических и минеральных удобрений, затем используют посев однолетних культур в виде хлопчатника или зерновых в чистом виде, затем осуществляют полную замену посевом люцерны в течение трех лет, а затем используют эти поля под кукурузу на силос или другие клубеньковые растения.