SU1724101A1 - Способ мелиорации почв солонцового комплекса - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : способ включает внесение под мелиоративную вспашку на глубину 40-80 см химического мелиоранта в дозе, определ емой по формуле М 0,086 х х h-d (Na - n E) Km, где М - доза мелиоранта, т/га; h - мощность мелиорируемого сло , включающа  пахотный и солонцовый горизонты , см; d - средн   объемна  масса мелиорируемого сло  почвы, т/м3; Na содержание обменного натри  в мелиорируемом слое, мг-экв на 100 г почвы; n - допустимое содержание обменного натри  в мелиорируемом слое; Е - емкость обмена ППК мелиорируемого сло , 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-освоител , увлажнение мелиорируемой почвы дождеванием после по влени  всходов водой нормой на 100-200 м3/га, превышающей величину 0,2- 0,3 наименьшей влагоемкости мелиорируемого сло  с интервалами времени между поливами, определ емыми по достижению почвой влажности, не ниже величины 0,7-0,8 от ее наименьшей влагоемкости, уборку культуры-освоител , промывку почвы дождеванием водой той же минерализации, что и в опреснительном поливе, норму которой определ ют по формуле N K-lg(Si/So), где N - промывна  норма, м3/га; К - коэффициент пропорциональности; Si - исходное содержание солей, So - допустимое содержание солей, а- коэффициент, определ емый опытным путем. 3 табл. (Л С VI ю ь.

Description

Изобретение относитс  к сельскохоз йственному 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 натри  из поглощающего комплекса.

Недостатком данного способа  вл етс  то, что над сохранившейс  частью солонцового горизонта, котора   вл етс  противо- фильтрационным экраном, накапливаютс  продукты обменных реакций, преп тствующие полному рассолонцеванию даже при несении больших норм мелиоранта.

Известен также агробиологический способ мелиорации солонцов, включающий мелиоративную вспашку с целью вовлече- ни  почвенных карбонатов и гипса дл  вытеснени  поглощающего натри  из поглощающего комплекса.

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

Однако из-за отсутстви  или недостаточного количества вовлекаемого дл  рассо- лонцевани  почвенного гипса, низкой растворимости почвенных карбонатов процесс рассолонцевани  не заканчиваетс  до восстановлени  низких фильтрационных свойств солонца в св зи с естественным уплотнением разрыхл емого сло .

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

Недостаток способа - поливы производ тс  в сроки, назначаемые по дефициту водного баланса культуры-освоител , нормами вегетационных поливов, рассчитан- ных на увлажнение активного . корнеобитаемого сло , мощность которого колеблетс  от 0,5 до 0,8 м, до наименьшей влагоемкости плюс опреснительна  нагрузка около 400 м3/га.

Таким образом, разова  поливна  норма составл ет 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 лишн   дл  мелиорируемого сло  вода выносит из него не только соли, но и мелиорант. Такой режим совершенно не учитывает специфику рассолонцевани  почв, растворени  и выноса мелиоранта в процессе рассолонцевани  в услови х орошаемого земледели . Он направлен на получение урожа  и рассолени  почв. Поэтому дл  получени  эффекта рассолонцевани  примен ют большие дозы мелиоранта, которые по гипсу колеблютс  от 15-25 т/га до 48-50 т/га.

Только дл  растворени  этой дозы в идеальных лабораторных услови х, когда растворимость гипса (2,5 г/л) и растворение его одинаковы, понадобитс  от 6000 - 10000 м3 до 20000 м3 воды. В действительности , в производственных услови х эта норма будет увеличена на 10-20%. Если прин ть в среднем 15% надбавку, то потребуетс  вместо 6000 м3 - 6900 м3, а вместо 20000 м3 - 23000 м3/га.

К полученной массе воды прибавл етс  оросительна  норма культуры-освоител , котора  в зависимости от влажности года и самой культуры-освоител , колеблетс  от 2000 до 5800 м3/га. Итого, в зависимости от конкретных условий на рассолонцевание почв потребуетс  от 8900 до 28800 м3/га (нетто) воды.

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

Все это врем  почва испытывает избыточное увлажнение, что отрицательно сказываетс  на ее плодородие.

Целью изобретени   вл етс  эффективное рассолонцевание почв при экономии мелиоранта и поливной воды.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу провод т мелиоративную вспашку на глубину 0,4-0,8 м, внос т химический мелиорант в дозе с учетом мощности мелиорируемого сло , включающего пахотный (Апах) и солонцовый (Вен) горизонты, содержани  в нем поглощенного натри  увлажн ют мелиорируемое поле дождеванием на фоне культуры-освоител  в режиме рассолонцевани , т.е. подают воду на растворение имеющихс  в мелиорируемом слое солей натри  и их вынос за его пределы (Qi), тем самым создаютс  благопри тные услови  дл  обменных реакций, на растворение химического мелиоранта и поддержание влажности мелиорируемого сло  в пределах 0,8-1,0 НВ (наименьшей влагоемкости ) дл  создани  оптимальных условий растворени  мелиоранта и вытеснени  поглощенного натри  кальцием (0.2), на периодический вынос продуктов обменных реакций за пределы мелиорируемого сло  (Оз), что сдвигает обменные реакции на интенсивное вытеснение поглощенного натри , на вынос солей натри  на глубину 0,8-1,0 м, обеспечивающую отрыв мелиорируемого сло  от источника натри  дл  возобновлени  солонцеобразовательного процесса (Q/i).

Доза мелиоранта уточн етс  по формуле

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

h - мощность мелиорируемого сло , см;

d - объемна  масса, т/м3;

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

n - допустимое содержание обменного натри  в поглощенном комплексе (равен

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

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

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

Мелиорант вноситс  в твердом порошкообразном состо нии и с поливной водой. Во избежание отрицательного вли ни  минерализованной воды на растение, минера- лизаци  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 исход  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 услови х. При внесении мелиоранта с поливной водой 62 (нетто) определ ют с учетом растворимости мелиоранта в воде и кратности разбавлени  маточного раствора мелиоранта, чтобы поливать водой с минерализацией не более 3 г/л. Воду подают порци ми, равными 0,2- 0,3 НВ мелиорируемого сло . Количество поливов определ етс  как частное от Q2 на величину разовой поливной нормы.

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

Поливы водой (Q2 + Оз) начинают после по влени  всходов культуры-освоител .

В сухостепной зоне дождевальными машинами в режиме рассолонцевани  за вегетационный период (90 дней, с 20 ма  по 20 августа) можно подавать около 4500 м3/га воды, в полупустынной (120 дней, с 10 ма  по 10 сент бр ) - 6000 м3/га. В этой массе воды может растворитьс  соответственно 7 и 10 т гипса. Поэтому при более высоких расчетных дозах мелиоранта (по гипсу) ее дел т на части, чтобы обеспечить растворение внесенного мелиоранта за сезон. В соответствии с этими част ми дел т 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 рассолонцевани  зат гиваетс  на несколько сезонов, то 04 дел т на

равные части и подают также в виде опреснительных поливов.

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

N-Klg(f f.

Ьо /

где N - промывна  норма, м /га;

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

So - допустимое содержание солей, в той же размерности;

а- коэффициент, определ емый опытным путем.

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

Как следует из табл. 1 и 2, дл  достижени  равных результатов по мелиорации солонцовых почв по предлагаемому способу потребуетс  значительно меньше воды и мелиоранта. Это св зано с режимом подачи

воды в процессе мелиорации, что и  вл етс  главным существенным отличительным признаком предлагаемого технического решени . Как вли ют составл ющие этого признака , хорошо видно на примерах За, б, в

табл. 1.

Способ осуществл ют следующим образом .

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

Затем внос т твердый мелиорант, провод т мелиоративную вспашку, опреснительный полив, сеют культуру-освоитель, а после по влени  всходов начинают поливы дл  обеспечени  растворени  мелиоранта и хода обменных реакций. Осенью по окончании рассолонцевани  провод т опреснительные поливы дл  предупреждени  вторичного осолонцевани  почв.

При внесении мелиоранта с поливной водой мелиораци  начинаетс  с мелиоративной вспашки, далее меропри ти  провод тс  по указанной схеме.

При больших дозах внесени  мелиоранта по окончании поливов малыми нормами и уборки урожа  осенью провод т частичное опреснение, а после по влени  всходов

культуры-освоител  на второй сезон провод т поливы сначала дл  обеспечени  обмен- ных реакций, а осенью даетс  опреснительный полив оставшейс  частью воды.

Исходные данные дл  расчетов приведены в табл.3.

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

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

Расчетна  часть.

По формуле М 0,086-h.d (Na - 0,1 E)-Km определ ем отдельно дл  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 дл  рассолонцевани  почв. Плотный остаток в мелиорируемом слоеО,15%-ногохлора-0,02 %, дл  предварительного рассолени  даетс  1000 м /га

«И

Дл  полного растворени  5,1 т гипса в идеальных услови х, т.е. в воде при тщательном и длительном перемешивании, потребуетс  2550 м3 воды, в производственных услови х, когда гипс перемешан с почвой , к тому же по мере насыщени  почвен- ного раствора растворимость гипса уменьшаетс , потребуетс  дл  этих целей воды на 10-20% больше. Принимаем последнюю величину, тогда Q2 3060 м .

Определ ем Оз. Согласно поливной норме дл  мелиорируемого сло  300 м3/га на растворение гипса потребуетс  (3060:300) 10,2 полива. Практически 10 поливов, при каждом поливе дополнительно даетс  100 м3/га. Следовательно, значение Оз 100 м3/га х 10 1000 м3/га.

Итак, дл  растворени  гипса и обеспечени  обменных реакций потребуетс  (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) дл  расчета выноса хлора равен 0,40. При перечисленных параметрах по формуле В. Р. Волобуева промывна  норма (нетто) равно 2200 м3/га. Дождевальна  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 сент бр  и кончить до начала осенних дождей (в среднем 20-30 окт бр ), пройдет 30-40 дней. Следовательно, опреснительную влагозар дку расчетной нормой можно провести за одну осень.

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

Реализаци  в натуре.

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

После по влени  всходов начинают увлажнительные поливы расчетной нормой, поддержива  влажность мелиорируемого 0 сло  в пределах 0,8-1,0 НВ. После уборки урожа  провод т рыхление почвы, по взрыхленной почве подают опреснительную норму 2200 м3/га: дают 3 полива (700 + 700 + 800 2200 м3/га), дела  три круга с промежутка- 5 ми дл  высыхани  мелиорируемого сло  до 0,7-0,8 НВ.

Пример 2. Исходные данные приведены в табл. 3.

Расчетна  часть.

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

Рассчитаем потребность в воде. Дл  первого опреснительного полива подаетс  1000 м3/га (Qi). Дл  растворени  13,8 т гипса в производственных услови х (1 т в 500 м3 воды) потребуетс  (500x13,8) 6900 м3 воды, т.е. 0,2 (нетто) равен 6900 м /га.

Разова  поливна  норма 400 м /га, следовательно , требуетс  17 поливов. Значит Q3 (6900:400) х 100 1720 м3/га.

Дать 17 поливов нормой (400 + 100) 500 м3/га за сезон в режиме рассолонцевани  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 уточн ем 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.

Реализаци  в натуре.

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

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

После по влени  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, поддержива  влажность мелиорируемого сло  в пределах 0,8-1,0 НВ.

После уборки урожа  провод т 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 высыхани  мелиорируемого сло  до 0,7-0,8

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

После уборки культуры провод т рыхление и Дают два опреснительных полива по 700 м /га с промежутками дл  высыхани  мелиорируемого сло  до 0,7-0,8 НВ. .

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

Расчетна  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 раствор етс  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 сло  рассолонцевани , поэтому внос т его с поливной водой.

Определим потребность в воде в данном случае. Размер первого опреснительного полива и опреснительного полива после рассолонцевани  сло  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.

Дл  полного растворени  этого мелиоранта потребуетс  (6,48:0,43) 15,1 м3 воды. Этот раствор - высококонцентрированный, а при поливе вода должна иметь минерализацию не более 3 г/л. Исходна  поливна  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, требуетс  6,4 полива: 6 поливов по 300 м /га и один 120 м3/га. К шести поливам добавл ем по 100 м /га, а к последнему поливу 180 м /га (доводим до минимальной нормы, подавл емой Фрегатом), Таким образом, Оз (нетто) 100 х 6 + 180 780 м3/га.

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

Реализаци  в натуре.

: Провод т мелиоративную вспашку. Дают опреснительный полив нормой 1000 м /га. Производ т посев культуры-освоител . После по влени  всходов начинают увлажнительные поливы нормой 400 м3/га - 6 поливов, добавл   к ним,маточный раствор, чтобы минерализаци  поливной воды не превышала 3 г/л, последний; полив дают в размере 300 м /га. Промежутки между поливами не должны допускать осушение мелиорируемого сло  ниже 0,7 - 0,8 НВ.

После уборки урожа  провод т рыхление и дают опреснительную норму 2200 м3/га:

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

до высыхани  мелиорируемого сло  до 0,7 - 0,8 НВ.

Предлагаемый способ мелиорации почв солонцового комплекса найдет применение в услови х Нижнего Поволжь . Северного

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

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   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-освоител , увлажнение мелиорируемой почвы дождеванием, отличающийс  тем,что,с целью повышени  эффективности рассолонцевани  при одновременном сокращении расходов мелиоранта и промывной воды, необходимое количество химического мелиоранта определ ют по формуле

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

   h - мощность мелиорируемого сло ,

   включа  пахотный и солонцовый горизонты, см;

   d -средн   объемна  масса мелиорируемого сло  почвы,т/м ;

   5Na - содержание обменного натри  в

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

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

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

   а посев культуры-освоител  осуществл ют после проведени  опреснительного полива дождеванием водой нормой 700- 1000 м3/га, при этом увлажнение мелиорируемой почвы дождеванием осуществл ют

   после по влени  всходов водой нормой, на 100-200 м3/га превышающей величину 0,2- 0,3 наименьшей влагоемкости, а после уборки культуры-освоител  провод т промывку дождеванием водой той же минерализации, что и в опреснительном поливе, норму которой определ ют по формуле

   N

   (Ifгде N - промывна  норма, м3/га;

   К - коэффициент пропорциональности;

   Si - исходное содержание солей, в любой размерности;

   So - допустимое содержание солей, в той же размерности;

   а- коэффициент, определ емый опытным путем.

   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