Способ мелиорации почв солонцового комплекса Советский патент 1992 года по МПК A01G25/00 C09K17/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к мелиорации солонцов.

Известен способ химической мелиорации солонцов, включающий внесение каль- цийсодержащих и других веществ на фоне вспашки на глубину 25-27 см, способствующий вытеснению обменного натрия из поглощающего комплекса.

Недостатком данного способа является то, что над сохранившейся частью солонцового горизонта, которая является противо- фильтрационным экраном, накапливаются продукты обменных реакций, препятствующие полному рассолонцеванию даже при несении больших норм мелиоранта.

Известен также агробиологический способ мелиорации солонцов, включающий мелиоративную вспашку с целью вовлече- ния почвенных карбонатов и гипса для вытеснения поглощающего натрия из поглощающего комплекса.

Этот способ полностью разрушает экранирующий солонцовый горизонт, создает условия для выноса продуктов обменных реакций за пределы мелиорируемой толщи.

Однако из-за отсутствия или недостаточного количества вовлекаемого для рассо- лонцевания почвенного гипса, низкой растворимости почвенных карбонатов процесс рассолонцевания не заканчивается до восстановления низких фильтрационных свойств солонца в связи с естественным уплотнением разрыхляемого слоя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ рассолонцевания почв, включающий внесение гипса от 15 до 50 т/га, мелиоративное рыхление и поливы и промывном режиме на фоне культуры-освоителя.

Недостаток способа - поливы производятся в сроки, назначаемые по дефициту водного баланса культуры-освоителя, нормами вегетационных поливов, рассчитан- ных на увлажнение активного . корнеобитаемого слоя, мощность которого колеблется от 0,5 до 0,8 м, до наименьшей влагоемкости плюс опреснительная нагрузка около 400 м3/га.

Таким образом, разовая поливная норма составляет 900-1000 м3/га, что на 40-45% выше, чем может удержать корнеобитаемый слой и в 2,0-2,5 раза выше, чем может удержать мелиорируемый слой. Эта лишняя для мелиорируемого слоя вода выносит из него не только соли, но и мелиорант. Такой режим совершенно не учитывает специфику рассолонцевания почв, растворения и выноса мелиоранта в процессе рассолонцевания в условиях орошаемого земледелия. Он направлен на получение урожая и рассоления почв. Поэтому для получения эффекта рассолонцевания применяют большие дозы мелиоранта, которые по гипсу колеблются от 15-25 т/га до 48-50 т/га.

Только для растворения этой дозы в идеальных лабораторных условиях, когда растворимость гипса (2,5 г/л) и растворение его одинаковы, понадобится от 6000 - 10000 м3 до 20000 м3 воды. В действительности, в производственных условиях эта норма будет увеличена на 10-20%. Если принять в среднем 15% надбавку, то потребуется вместо 6000 м3 - 6900 м3, а вместо 20000 м3 - 23000 м3/га.

К полученной массе воды прибавляется оросительная норма культуры-освоителя, которая в зависимости от влажности года и самой культуры-освоителя, колеблется от 2000 до 5800 м3/га. Итого, в зависимости от конкретных условий на рассолонцевание почв потребуется от 8900 до 28800 м3/га (нетто) воды.

В результате, даже при дозах гипса 15- 20 т/га рассолонцевание почв затягивается на 2-3 года и еще больше при нормах 48 - 50 т/га.

Все это время почва испытывает избыточное увлажнение, что отрицательно сказывается на ее плодородие.

Целью изобретения является эффективное рассолонцевание почв при экономии мелиоранта и поливной воды.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу проводят мелиоративную вспашку на глубину 0,4-0,8 м, вносят химический мелиорант в дозе с учетом мощности мелиорируемого слоя, включающего пахотный (Апах) и солонцовый (Вен) горизонты, содержания в нем поглощенного натрия увлажняют мелиорируемое поле дождеванием на фоне культуры-освоителя в режиме рассолонцевания, т.е. подают воду на растворение имеющихся в мелиорируемом слое солей натрия и их вынос за его пределы (Qi), тем самым создаются благоприятные условия для обменных реакций, на растворение химического мелиоранта и поддержание влажности мелиорируемого слоя в пределах 0,8-1,0 НВ (наименьшей влагоемкости) для создания оптимальных условий растворения мелиоранта и вытеснения поглощенного натрия кальцием (0.2), на периодический вынос продуктов обменных реакций за пределы мелиорируемого слоя (Оз), что сдвигает обменные реакции на интенсивное вытеснение поглощенного натрия, на вынос солей натрия на глубину 0,8-1,0 м, обеспечивающую отрыв мелиорируемого слоя от источника натрия для возобновления солонцеобразовательного процесса (Q/i).

Доза мелиоранта уточняется по формуле

М 0,086-h.d (Na - n E)}Km, где М - доза мелиоранта, т/га;

h - мощность мелиорируемого слоя, см;

d - объемная масса, т/м3;

Na - обменный натрий, мг/экв. на 100 г почвы;

n - допустимое содержание обменного натрия в поглощенном комплексе (равен

0,05 для малонатриевых солонцов и 0,10 для средне- и многонатриевых солонцов);

Е - емкость обмена почвенного поглощающего комплекса мелиорируемого слоя, мг-экв. на 100 г почвы;

Кт - коэффициент пересчета на другой, кроме гипса, мелиорант.

Мелиорант вносится в твердом порошкообразном состоянии и с поливной водой. Во избежание отрицательного влияния минерализованной воды на растение, минера- лизация поливной воды не должна превышать 3 г/л.

Воду Qi в количестве (нетто) 700-1000 м3/га подают в виде опреснительного полива.

Воду Qa (нетто) при внесении мелиоранта в твердом виде рассчитывают исходя из дозы и его растворимости. При применении слаборастворимых (до 3 г/л) мелиорантов, расчетную норму воды увеличивают на 10- 20%, чтобы обеспечить гарантированное растворение внесенной дозы мелиоранта в производственных условиях. При внесении мелиоранта с поливной водой 62 (нетто) определяют с учетом растворимости мелиоранта в воде и кратности разбавления маточного раствора мелиоранта, чтобы поливать водой с минерализацией не более 3 г/л. Воду подают порциями, равными 0,2- 0,3 НВ мелиорируемого слоя. Количество поливов определяется как частное от Q2 на величину разовой поливной нормы.

Воду Оз (нетто) определяют как произведение разовой порции на вынос солей обменных реакций в объеме 100-200 м3/га на количество.поливов для подачи воды Q2. Подают ее одновременно с поливами Q2, прибавляя к ним указанную порцию.

Поливы водой (Q2 + Оз) начинают после появления всходов культуры-освоителя.

В сухостепной зоне дождевальными машинами в режиме рассолонцевания за вегетационный период (90 дней, с 20 мая по 20 августа) можно подавать около 4500 м3/га воды, в полупустынной (120 дней, с 10 мая по 10 сентября) - 6000 м3/га. В этой массе воды может раствориться соответственно 7 и 10 т гипса. Поэтому при более высоких расчетных дозах мелиоранта (по гипсу) ее делят на части, чтобы обеспечить растворение внесенного мелиоранта за сезон. В соответствии с этими частями делят по сезонам и воду (Q2 + Оз).

Воду 04 (нетто) в количестве 2000 - 4000 м /га подают опреснительными поливами разовыми нормами 600-1000 м3/га. Когда процесс рассолонцевания затягивается на несколько сезонов, то 04 делят на

равные части и подают также в виде опреснительных поливов.

Опреснительную норму (Q4) конкретизируют по степени засоления солонца по формуле В. Р. Волобуева, решая относительно выноса хлоридов до глубины 1,0 м.

N-Klg(f f.

Ьо /

где N - промывная норма, м /га;

К - коэффициент пропорциональности; Si - исходное содержание солей, в любой размерности;

So - допустимое содержание солей, в той же размерности;

а- коэффициент, определяемый опытным путем.

Сравнительные оценки предлагаемого и известного способов приведены в табл. 1 и 2.

Как следует из табл. 1 и 2, для достижения равных результатов по мелиорации солонцовых почв по предлагаемому способу потребуется значительно меньше воды и мелиоранта. Это связано с режимом подачи

воды в процессе мелиорации, что и является главным существенным отличительным признаком предлагаемого технического решения. Как влияют составляющие этого признака, хорошо видно на примерах За, б, в

табл. 1.

Способ осуществляют следующим образом.

По формуле в соответствии с данными почвенно-мелиоративных изысканий определя ют дозу мелиоранта, рассчитывают количество потребной воды и режим водоподачи.

Затем вносят твердый мелиорант, проводят мелиоративную вспашку, опреснительный полив, сеют культуру-освоитель, а после появления всходов начинают поливы для обеспечения растворения мелиоранта и хода обменных реакций. Осенью по окончании рассолонцевания проводят опреснительные поливы для предупреждения вторичного осолонцевания почв.

При внесении мелиоранта с поливной водой мелиорация начинается с мелиоративной вспашки, далее мероприятия проводятся по указанной схеме.

При больших дозах внесения мелиоранта по окончании поливов малыми нормами и уборки урожая осенью проводят частичное опреснение, а после появления всходов

культуры-освоителя на второй сезон проводят поливы сначала для обеспечения обмен- ных реакций, а осенью дается опреснительный полив оставшейся частью воды.

Исходные данные для расчетов приведены в табл.3.

Солонцы массива - средненатриевые, поэтому потребность в гипсе определяют по формуле с коэффициентом п 0,10.

П р и м е р 1. Исходные данные приведены в табл. 3.

Расчетная часть.

По формуле М 0,086-h.d (Na - 0,1 E)-Km определяем отдельно для горизонтов А „ах и Асн потребность в гипсе и получаем (0,8 т/га + 4,3 т/га) 5,1 т/га. Рассчитаем потребность в воде для рассолонцевания почв. Плотный остаток в мелиорируемом слоеО,15%-ногохлора-0,02 %, для предварительного рассоления дается 1000 м /га

«И

Для полного растворения 5,1 т гипса в идеальных условиях, т.е. в воде при тщательном и длительном перемешивании, потребуется 2550 м3 воды, в производственных условиях, когда гипс перемешан с почвой, к тому же по мере насыщения почвен- ного раствора растворимость гипса уменьшается, потребуется для этих целей воды на 10-20% больше. Принимаем последнюю величину, тогда Q2 3060 м .

Определяем Оз. Согласно поливной норме для мелиорируемого слоя 300 м3/га на растворение гипса потребуется (3060:300) 10,2 полива. Практически 10 поливов, при каждом поливе дополнительно дается 100 м3/га. Следовательно, значение Оз 100 м3/га х 10 1000 м3/га.

Итак, для растворения гипса и обеспечения обменных реакций потребуется (Q2 + + Оз) 3060+1000 4060 м3/га (нетто). Эту дозу можно дать за один вегетационный сезон.

Определим Q.4 по формуле

N-K.,g(-M.

Засоление солонцов по хлору в слое 0- 1,0 м равно 0,07%, коэффициент солеотдачи (а) для расчета выноса хлора равен 0,40. При перечисленных параметрах по формуле В. Р. Волобуева промывная норма (нетто) равно 2200 м3/га. Дождевальная машина Фрегат ДМ-100 при поливной норме 1000 м3/га один круг делает за 9 суток, а с учетом технических остановок за 10 суток. Если начать промывку с 20 сентября и кончить до начала осенних дождей (в среднем 20-30 октября), пройдет 30-40 дней. Следовательно, опреснительную влагозарядку расчетной нормой можно провести за одну осень.

Таким образом, мелиорацию этих солонцовых почв можно и нужно провести за один сезон.

Реализация в натуре.

Вносят химический мелиорант, в данном случае гипс из расчета 5,1 т/га. Производят мелиоративную вспашку. Производят опреснительный полив нормой 1000 м3/га. Сеют культуру-освоитель.

После появления всходов начинают увлажнительные поливы расчетной нормой, поддерживая влажность мелиорируемого 0 слоя в пределах 0,8-1,0 НВ. После уборки урожая проводят рыхление почвы, по взрыхленной почве подают опреснительную норму 2200 м3/га: дают 3 полива (700 + 700 + 800 2200 м3/га), делая три круга с промежутка- 5 ми для высыхания мелиорируемого слоя до 0,7-0,8 НВ.

Пример 2. Исходные данные приведены в табл. 3.

Расчетная часть.

По приведенной формуле при h 01Е по почвенным горизонтам Апах и ВСн определяем потребность в гипсе. Его требуется, согласно расчетам, 13,8 т/га.

Рассчитаем потребность в воде. Для первого опреснительного полива подается 1000 м3/га (Qi). Для растворения 13,8 т гипса в производственных условиях (1 т в 500 м3 воды) потребуется (500x13,8) 6900 м3 воды, т.е. 0,2 (нетто) равен 6900 м /га.

Разовая поливная норма 400 м /га, следовательно, требуется 17 поливов. Значит Q3 (6900:400) х 100 1720 м3/га.

Дать 17 поливов нормой (400 + 100) 500 м3/га за сезон в режиме рассолонцевания невозможно, но их вполне можно подать за 2 сезона: в первый сезон 4000 м3/га, а во второй 2900 м3/га,

В соответствии с этим уточняем дозу мелиоранта по сезонам: 4000:500 8 т/га и 0 2900:500 5,8 т/га.

Согласно расчету по формуле В. Р. Волобуева 04 2800м3/га, ее делим на равные части: (1400 + 1400) м3.

Реализация в натуре.

5 Итак, за сезон произвести рассолонце- вание почв из-за малой растворимости гипса и потребного объема для его растворения воды невозможно.

Первый год. Вносят из расчета 8 т/га. 0 Производят мелиоративную вспашку. Дают опреснительный полив 1000 м3/га. Сеют кул ьтуру-освоител ь.

После появления всходов начинают увлажнительные поливы разовой нормой 5 500 м3/га (400 + 100) и за вегетационный период да ют 8 поливов, т.е. в сумме 4000 м3/га, поддерживая влажность мелиорируемого слоя в пределах 0,8-1,0 НВ.

После уборки урожая проводят рыхление почвы, а затем дают два опреснитель0

5

0

5

ных полива нормой по 700 м3/га.{т.е. расчет- ную норму 1400 м3/га) с промежутками.до высыхания мелиорируемого слоя до 0,7-0,8

НВ.. -..у- ,..,-.; , Второй год. Весной проводят посев культуры. После появления всходов,начинают поливы и подают оставшуюся расчетную норму 2900 м /га: 5 поливов по 500 м , один по 400 м3/га.

После уборки культуры проводят рыхление и Дают два опреснительных полива по 700 м /га с промежутками для высыхания мелиорируемого слоя до 0,7-0,8 НВ. .

Пример 3. Используется легкораст- воримый мелиорант CaCIa x 6НаО. Исходные данные те же, что и для примера 1.

Расчетная часть.

Рассчитаем по приведенной формуле по почвенным горизонтам потребность в мелиоранте, Км 1,27. Получим результат 6,48т/га.

CaCI x 6H20 - высокорастворимый мелиорант: при to 20°С, т.е. при температуре поливной воды растворяется 427 г/л или 0,43 т/м3. Вносить его в твердом виде неэффективно, так как практически весь мелиорант будет вынесен первой же порцией воды за пределы слоя рассолонцевания, поэтому вносят его с поливной водой.

Определим потребность в воде в данном случае. Размер первого опреснительного полива и опреснительного полива после рассолонцевания слоя Апах+ Вен, как следует из примера 1, соответственно 1000 м3/га (Qi) и 2200 м3/га (04), т.е. 3200 м3/га (способы расчета те же). Определим Q2 и Оз.

Для полного растворения этого мелиоранта потребуется (6,48:0,43) 15,1 м3 воды. Этот раствор - высококонцентрированный, а при поливе вода должна иметь минерализацию не более 3 г/л. Исходная поливная вода имеет минерализацию, например, 0,82; г/л солей. Таким образом, в нее можно добавить 2,2 г/л мелиоранта. Следовательно, маточный раствор надо разбавить (427:2,2) 194; раза. Отсюда 02 (нетто) равен (15,1x194) 1930м3.

Рассчитаем Оз (нетто). Чтобы подать раствор мелиоранта 1930 м3/га нормой 300 м /га, требуется 6,4 полива: 6 поливов по 300 м /га и один 120 м3/га. К шести поливам добавляем по 100 м /га, а к последнему поливу 180 м /га (доводим до минимальной нормы, подавляемой Фрегатом), Таким образом, Оз (нетто) 100 х 6 + 180 780 м3/га.

Итак, в этом случае воды потребуется 1000(01) + 1930(02) + 780(0з) + 2200(04) 5910 м /га. Эту норму вполне возможно подать и подают за один сезон.

Реализация в натуре.

: Проводят мелиоративную вспашку. Дают опреснительный полив нормой 1000 м /га. Производят посев культуры-освоителя. После появления всходов начинают увлажнительные поливы нормой 400 м3/га - 6 поливов, добавляя к ним,маточный раствор, чтобы минерализация поливной воды не превышала 3 г/л, последний; полив дают в размере 300 м /га. Промежутки между поливами не должны допускать осушение мелиорируемого слоя ниже 0,7 - 0,8 НВ.

После уборки урожая проводят рыхление и дают опреснительную норму 2200 м3/га:

1 три полива (700 + 700 + 800) с промежутками

до высыхания мелиорируемого слоя до 0,7 - 0,8 НВ.

Предлагаемый способ мелиорации почв солонцового комплекса найдет применение в условиях Нижнего Поволжья. Северного

Кавказа, Северного. Казахстана и в других регионах СССР, а также за рубежом, где развиты почвы солонцовогокомплекеа, в частности в Канаде и США.

Формула изобретения

Способ мелиорации почв солонцового

комплекса, включающий внесение химического мелиоранта в количестве, эквивалентном 5-20 т/га гипса, мелиоративную вспашку на глубину 40-80 см, посев культуры-освоителя, увлажнение мелиорируемой почвы дождеванием, отличающийся тем,что,с целью повышения эффективности рассолонцевания при одновременном сокращении расходов мелиоранта и промывной воды, необходимое количество химического мелиоранта определяют по формуле

,086.h.d(Na-n-E)-Km, где М - доза мелиоранта, т/га;

h - мощность мелиорируемого слоя,

включая пахотный и солонцовый горизонты, см;

d -средняя объемная масса мелиорируемого слоя почвы,т/м ;

5Na - содержание обменного натрия в

мелиорируемом слое, мг-экв на 100 г почвы; п - допустимое содержание обменного натрия в мелиорируемом слое;

Е - емкость обмена почвенного погло0 щающего комплекса мелиорируемого слоя, мг-экв на 100 г почвы;

Km - коэффициент пересчета количества мелиоранта, эквивалентного гипсу, на количество конкретно используемого мелиоран5 та,

а посев культуры-освоителя осуществляют после проведения опреснительного полива дождеванием водой нормой 700- 1000 м3/га, при этом увлажнение мелиорируемой почвы дождеванием осуществляют

после появления всходов водой нормой, на 100-200 м3/га превышающей величину 0,2- 0,3 наименьшей влагоемкости, а после уборки культуры-освоителя проводят промывку дождеванием водой той же минерализации, что и в опреснительном поливе, норму которой определяют по формуле

N

(Ifгде N - промывная норма, м3/га;

К - коэффициент пропорциональности;

Si - исходное содержание солей, в любой размерности;

So - допустимое содержание солей, в той же размерности;

а- коэффициент, определяемый опытным путем.

Сущность изобретения: способ включает внесение под мелиоративную вспашку на глубину 40-80 см химического мелиоранта в дозе, определяемой по формуле М 0,086 х х h-d (Na - n E) Km, где М - доза мелиоранта, т/га; h - мощность мелиорируемого слоя, включающая пахотный и солонцовый горизонты, см; d - средняя объемная масса мелиорируемого слоя почвы, т/м3; Na содержание обменного натрия в мелиорируемом слое, мг-экв на 100 г почвы; n - допустимое содержание обменного натрия в мелиорируемом слое; Е - емкость обмена ППК мелиорируемого слоя, мг-экв на 100 г почвы; Кт - коэффициент пересчета количества мелиоранта, эквивалентного гипсу, на количество конкретно используемого мелиоранта, проведение опреснительного полива дождеванием водой нормой 700-1000 м3/га, посев культуры-освоителя, увлажнение мелиорируемой почвы дождеванием после появления всходов водой нормой на 100-200 м3/га, превышающей величину 0,2- 0,3 наименьшей влагоемкости мелиорируемого слоя с интервалами времени между поливами, определяемыми по достижению почвой влажности, не ниже величины 0,7-0,8 от ее наименьшей влагоемкости, уборку культуры-освоителя, промывку почвы дождеванием водой той же минерализации, что и в опреснительном поливе, норму которой определяют по формуле N K-lg(Si/So), где N - промывная норма, м3/га; К - коэффициент пропорциональности; Si - исходное содержание солей, So - допустимое содержание солей, а- коэффициент, определяемый опытным путем. 3 табл. (Л С VI ю ь.

В числителе - значение по плотному остатку, в знаменателе - по хлору.

Таблица 1

ГВ числителе - значение по плотному остатку, в знаменателе - запасы в т/га.

В числителе - засоление по плотному остатку, в знаменателе - по хлору.

Таблица 3