10 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Оценка пригодности воды для полива и ее влияние на почву

Оценка пригодности воды для поливов и ее влияние на почву

Пригодность воды для полива определяют с помощью качественных и количественных тестов, а также по результатам визуальных и органолептических анализов ее состояния в исследуемом источнике [14].

Качественная оценка воды позволяет сделать предварительное заключение о пригодности се для полива. Качество воды характеризуют следующие её внешние признаки.

Гнилостный запах, возникающий в ходе поднимающихся со дна к поверхности водоема пузырьков газов (метана, сероводорода, аммиака) в результате анаэробного брожения, свидетельствует о низком качестве или непригодности вод для орошения.

О наличии в воде вредных примесей промышленного происхождения свидетельствует ее цвет. Перегнойные и органические вещества придают воде желто-коричневую окраску. Соли двухвалентного железа придают воде зеленовато-голубоватую окраску, а свободная сера окрашивает воду в голубой цвет.

О качестве воды судят по состоянию в водоисточнике флоры и фауны. На хорошее состояние воды указывает присутствие в водоисточнике рыб, амфибий и пресмыкающихся, а на берегах водоема — интенсивный рост рдестов (род многолетних водных трав) и ряски. Напротив, появление осоки, ситника, камыша и других растений, приспособившихся к существованию в условиях развитого почвенного анаэробиоза, свидетельствует об ухудшении качества воды.

Степенью минерализации растворенными веществами в поливной воде определяют се пригодность для орошения. При оценке пригодности воды для полива учитывают качественный состав солей, возможную вероятность засоления (в том числе борного), возможность осолонцсвания почв, карбонатного подщелачивания.

Опыт орошения территорий в полуаридных и аридных зонах позволяет признать пригодной для орошения воду с минерализацией менее 0,2 г/л. Воду с минерализацией от 0,2 до 0,5 г/л считают хорошей при отсутствии в воде нормальной соды. Минерализация воды от 0,5 до 1,0 г/л допустима при поливе устойчивых к засолению растений на легких почвах. Минерализация воды, равная от 1 до 2 г/л, опасна с точки зрения возможного начала засоления почв. Воды с большей минерализацией (например, морские) могут использоваться в районах с гумидным климатом на легких почвах с низкой поглотительной способностью.

Соли, растворимые в оросительной воде и применяемые для поливов, обладают разной токсичностью. Схема, предложенная Л.П. Розовым, отражает степень опасности различных солей для растений. Схема токсичной опасности солей в растворах для растений приведена на рис. 3 [25].

Рис. 3. Схема токсичной опасности солей для растений

Все виды солей и соды приведенных на схеме выше черты, вредны для растений, ниже — безвредны. В приведенном перечне солей наиболее опасна нормальная сода. Ее относительную токсичность отражает следующая шкала

Сода, соль ЫагСОз NaCl Na2S04

Степень токсичности 10 3 1

Все соли натрия и все хлориды являются вредными для поливов, а карбонаты и сульфаты кальция и карбонаты магния — безвредны. Сернокислый и углекислый кальций используют как удобрения и как мелиоранты, улучшающие свойства почв. При этом учитывают, что свободная углекислота и анионы серной кислоты оказывают агрессивное действие на цементный бетон и поэтому могут способствовать разрушению оросительных конструкций на соответствующих системах орошения.

Пригодность минерализованных вод для полива обусловлена не только их химическим составом, но и климатом местности, числом и способом поливов, а также свойствами почв.

Несоленая и нещелочная оросительная вода с концентрацией солей нс выше 0,5 г/л оказывает положительное влияние на щелочные почвы. В таких водах среди катионов преобладает кальций. В результате систематического орошения полей в течение нескольких лет или десятилетий с применением пресных кальцийсодержащих вод щелочные почвы становятся нейтральными. Их физические, химические свойства и биологические особенности улучшаются.

Качество поливной воды может быть оценено по данным анализа се электропроводимости. Шкала засоленности оросительной воды по данным [14] приведена в табл. 3.

Ирригационные воды с неблагоприятным химическим составом могут вызывать весьма опасные деградационные явления, такие как засоление, ощелачивание, солонцеватость почв.

Однако неблагоприятные последствия орошения могут иметь место и при использовании для полива вполне благоприятных по составу пресных, нсминсрализованных вод. Это особый случай деградации почв при орошении, механизм которого заключается в следующем.

При переполивах (особенно при кратковременных псрсполивах) пресными водами в верхних почвенных гумусированных горизонтах возникают анаэробные явления, которые сопровождаются глееобразо- ванием на фоне застойно-промывного водного режима. В таких условиях глееобразование сопровождается переходом в подвижное состояние марганца, железа, щелочноземельных металлов, органического вещества. Эти элементы и соединения выносятся за пределы верхних слоев почвенного профиля. При этом одновременно наблюдается резкое ухудшение физических свойств почв вследствие выноса веществ, цементирующих почвенные агрегаты. В результате почвы приобретают признаки слитости, резко уменьшается их активная порозность, фильтрация, возрастает плотность сложения, снижается пористость [14].

Шкала засоленности оросительной воды

Оценка пригодности воды для полива и ее влияние на почву

Предисловие (В.А.Садовничий), 5
Об авторе, 6
От автора (предисловие к третьему изданию), 7

1. Введение в мелиорацию почв, 9
1.1. Общие сведения о мелиорации почв, 9
1.1.1. Понятие, объект, виды мелиорации, 9
1.1.2. Краткий обзор истории развития мелиорации, 15
1.1.3. Задачи курса «Мелиорация почв» для почвоведов в университетах и краткая история его становления, 31

2. Факторы почвообразования и элементы водного режима почв как основа проектирования мелиорации, 35
2.1. Климат, 35
2.2. Общие почвенно-климатические условия мелиорации почв, 42
2.3. Почвообразующие породы. Водоупорные горизонты, верховодка, грунтовые и напорные воды, 48
2.4. Рельеф и степень дренированности территории, 52
2.5. Биологический фактор, 58
2.6. Возраст и эволюция мелиорированных почв, 59
2.7. Водный режим почв, 61
2.7.1. Общие представления, 61
2.7.2. Водный баланс и типы водного режима почв, 62
2.7.3. Понятия почвенной гидрологии и некоторые особенности работы мелиоративных систем, 68
2.7.4. Вероятностная оценка природных факторов при мелиоративных расчетах, 74

3. Источники воды для орошения. Виды оросительных мелиораций. Постоянно действующая оросительная система, 78
3.1. Задачи орошения и потребность растений в воде, 78
3.2. Источники воды для орошения и оценка ее пригодности для полива, 80
3.2.1. Источники воды для полива, 80
3.2.2. Оценка пригодности воды для полива и ее влияние на почву, 83
3.3. Классификация видов орошения, 91
3.4. Составные элементы постоянно действующей оросительной системы, 93
3.4.1. Источники орошения, водозаборные сооружения, транспортирующая и оросительная сети, 93
3.4.2. Коллекторно-дренажная и оградительная сети, 95
3.4.3. Сооружения на каналах оросительной сети, 97
3.4.4. Дорожная сеть, лесополосы. Коэффициент земельного использования, 101

4. Конструктивные особенности каналов и других элементов оросительных систем, 103
4.1. Конструкция каналов, 103
4.1.1. Общие параметры, 103
4.1.2. Формы каналов, 105
4.1.3. Живое сечение канала, периметр смоченности, гидравлический радиус, 107
4.1.4. Расход воды в канале, 108
4.1.5. Скорость воды в канале, 108
4.1.6. Экспериментальное определение скорости и расхода воды в канале (потоке), 109
4.1.6.1. Определение расхода воды в канале с помощью водосливов, 109
4.1.6.2. Определение расхода воды в канале по скорости потока и живому сечению, 111
4.1.7. Потери воды на фильтрацию из каналов, 113
4.1.8. Противофильтрационные мероприятия на каналах в земляном русле, 114
4.2. Лотковая оросительная сеть, 120
4.3. Оросительная сеть из закрытых трубопроводов, 122
4.4. Плотины на водохранилищах оросительных систем, 122

5. Основные элементы поливного режима, 127
5.1. Оросительная норма, 127
5.2. Поливная норма и виды поливов, 128
5.3. Режим орошения, оросительный гидромодуль и орошение севооборотного участка, 131

6. Техника полива, 137
6.1. Подготовка поля к поливу и планировка поверхности орошаемого массива, 137
6.2. Поверхностное орошение, 139
6.2.1. Полив напуском по полосам, 140
6.2.2. Полив по бороздам, 142
6.2.3. Полив затоплением, 146
6.2.3.1. Орошение риса, 146
6.2.3.2. Лиманное орошение, 153
6.2.4. Совершенствование приемов поверхностного полива, 158
6.3. Дождевание, 162
6.3.1. Виды дождевания и дождевальных оросительных систем, 165
6.3.2. Современные дождевальные устройства (дождевальные агрегаты, машины, установки, насадки или аппараты), 167
6.3.2.1. Короткоструйные дождевальные устройства, 168
6.3.2.2. Среднеструйные дождевальные машины и установки, 170
6.3.2.3. Дальнеструйные дождевальные агрегаты, 174
6.3.2.4. Синхронно-импульсное дождевание, 174
6.3.3. Коркообразование при поверхностных поливах и дождевании. Способы устранения ирригационных корок, 177
6.4. Аэрозольное орошение, 179
6.5. Внутрипочвенное орошение, 179
6.6. Субирригация, 182
6.7. Капельное орошение, 182

7. Особенности орошения каменистых почв, 185
7.1. Орошение почв на галечниковом аллювии, 185
7.2. Орошение почв на каменистом пролювии, 188
7.3. Орошение почв на каменистых селевых отложениях и камнепадах. Возможность использования почв на элювии конгломератов, 189

8. Мелиорация засоленных почв, 190
8.1. Общие сведения, 190
8.2. Причины соленакопления и засоления почв, 191
8.3. Солончаки, солончаковые почвы. Их диагностика и классификация, 192
8.4. Элементы баланса грунтовых вод и солей на орошаемой территории, 199
8.5. Вторичное засоление почв, 200
8.5.1. Общие положения и закономерности развития, 200
8.5.2. Критическая глубина грунтовых вод, 202
8.6. Дренаж орошаемых почв, 204
8.6.1. Горизонтальный дренаж, 204
8.6.2. Вертикальный дренаж, 205
8.6.3. Вакуумирование дренажа, 208
8.7. Способы удаления солей из профиля засоленных почв, 209
8.7.1. Механическое удаление солей, 209
8.7.2. Запашка солей, 209
8.7.3. Поверхностная промывка, 209
8.7.4. Вмывание солей, 210
8.7.5. Сквозная промывка, 210
8.8. Промывные нормы, 210
8.9. Биологическая мелиорация засоленных почв, 213
8.10. Особенности мелиорации почв содового, сульфидного, гипсового и карбонатного засоления, 214
8.10.1. Содообразование. Генезис и мелиорация почв содового засоления, 214
8.10.2. Сульфидное засоление. Генезис и мелиорация почв сульфидного засоления, 219
8.10.3. Карбонатное засоление. Генезис и мелиорация почв карбонатного засоления, 221
8.10.4. Гипсовое засоление. Генезис и мелиорация почв гипсового засоления, 222
8.10.5. Устойчивость сельскохозяйственных культур к боратному засолению, 225
8.11. Оценка мелиоративного состояния и эволюции орошаемых почв по распределению солей, 226
8.12. Мелиорация соловцов и солонцовых почв, 228
8.12.1. Общие понятия, 228
8.12.2. Морфология, диагностика и классификация солонцов и солонцеватых почв, 231
8.12.3. Мелиорация солонцов, 235
8.12.3.1. Гипсование, 235
8.12.3.2. Известкование. Улучшение свойств почв мочарных ландшафтов, 238
8.12.3.3. Кислование, 239
8.12.3.4. Землевание, 239
8.12.3.5. Термический пар, 240
8.12.3.6. Глубокое мелиоративное рыхление, 240
8.12.3.7. Самомелиорация солонцов (плантажная вспашка), 241
8.12.3.8. Многоярусная вспашка, 241
8.12.3.9. Биологическая мелиорация. Комплексная агрофитомелиорация соловцов, 241
8.12.3.10. Электромелиорация, 243
8.13. Мелиорация такыров, 244
8.13.1. Генезис, свойства и классификация такыров, 244
8.13.2. Особенности мелиорации такыров, 245
8.14. Перелоговая система орошаемого земледелия в бессточных районах на засоленных почвах, 245
8.15. Изменение свойств почв под влиянием орошения и почвоохранные мероприятия, 247

Читать еще:  Конспект трудовой деятельности во второй младшей группе полив растений

9. Осушительные мелиорации, 255
9.1. Общие положения, 255
9.2. Заболоченные и болотные почвы как объекты мелиорации, 256
9.3. Причины заболачивания почв и их диагностика, 259
9.3.1. Признаки заболачивания почв грунтовыми и напорными водами, 261
9.3.2. Признаки заболачивания почв атмосферными и намывными склоновыми водами, 262
9.3.3. Признаки заболачивания почв намывными русловыми водами, 264
9.3.4. Признаки болотных почв, возникающих в результате зарастания водоемов, 265
9.3.5. Признаки биогенного заболачивания почв, 267
9.4. Почвообразовательные процессы, формирующие почвы гумидных ландшафтов, 268
9.4.1. Растительность как индикатор типа болот, 273
9.4.2. Классификация торфов, 275
9.4.3. Макроскопическое определение степени разложения торфа, 276
9.4.4. Диагностика сапропелей и их свойства, 280
9.5. Осушение заболоченных и болотных почв, 281
9.5.1. Принципы выбора объекта осушения, 281
9.5.2. Задачи осушения. Понятия о методе и способе осушения, 283
9.6. Осушительные системы, 284
9.6.1. Конструкции осушительных систем, 284
9.6.2. Виды осушительных систем, 288
9.6.3. Виды дренажа (осушителей), 293
9.6.3.1. Открытый дренаж, 293
9.6.3.2. Закрытый дренаж, 293
9.6.3.2.1. Материальный дренаж, 293
9.6.3.3. Земляной дренаж, 302
9.6.3.3.1. Кротовый дренаж, 302
9.6.3.3.2. Щелевой дренаж, 304
9.7. Время, норма, глубина осушения и междренные расстояния, 306
9.7.1. Время осушения, 306
9.7.2. Норма осушения, 307
9.7.3. Глубина осушения и междренные расстояния, 309
9.7.4. Осадка болотных почв при осушении, 310
9.7.5. Определение междренных расстояний, 311
9.7.5.1. Условия притока воды к осушителям, 312
9.7.5.2. Определение междренных (межканальных) расстояний на основе гидромеханических способов расчета, 313
9.7.5.3. Определение междренных расстояний по физическим свойства почв, 318
9.7.5.3.1. Определение междренных расстояний по гранулометрическому составу почв, 319
9.7.6. Оценка устойчивости кротовых дрен в почвах, 323
9.7.7. Закупорка дренажа гидроокисью железа и профилактические мероприятия по борьбе с закупоркой, 326
9.7.7.1. Общие положения, 326
9.7.7.2. Условия возникновения аккумуляции оксида железа в дренажных трубках и диагностика этого явления, 327
9.7.7.3. Промывка заиленных и заохренных дрен, 334
9.7.8. Осушение заболоченных почв и низкой водороницаемостью, 336
9.7.8.1. Проходимость сельскохозяйственной техники, 336
9.7.8.2. Гидротехнические мероприятия по ускорению поверхностного и дренажного стоков, 338
9.7.8.3. Агромелиоративные мероприятия по ускорению поверхностного стока, 338
9.7.8.4. Агромелиоративные мероприятия по ускорению внутрипочвенного стока (кротование, глубокое мелиоративное рыхление, чизелевание), 340
9.7.8.4.1. Альтернативные способы увеличение внутрипочвенного стока с помощью фитомелиорации, 348
9.7.8.5. Слиты почвы и их мелиорация, 349
9.7.8.5.1. Особенности генезис и свойства слитых почв, 350
9.7.8.5.2. Мелиорация слитых почв, 351
9.7.9. Осушение, освоение и охрана торфяных почв, 352
9.7.9.1. Общие положения, 352
9.7.9.2. Использование торфяных почв в разных культурах земледелия, 356
9.7.9.3. Пирогенная деградация осушенных торфяных почв, 362
9.7.9.3.1. Общие положения и понятия, 362
9.7.9.3.2. Пирогенные образования и пирогенно измененные почвы, 366
9.7.9.3.3. Профилактические и рекультивационные мероприятия по защите торфяных почв от пирогенной и гидротермической деградаций, 369
9.7.9.4. Рекультивация деградированных торфяных почв на выработанных торфяных месторождениях, 375
9.8. Двустороннее регулирование водного режима осушаемых почв. Виды шлюзования, 379

10. Дренаж заболоченных почв при ландшафтном и гражданском строительстве, 385
10.1. Осушение почв для садов и ягодников, 385
10.1.1. В каких случаях нужно осушать почвы для садов и ягодников, 385
10.1.2. Особенности осушения и окультуривания почв для сада, 386
10.2. Дренаж парков и лесопитомников, 390
10.2.1. Устойчивость древесных растений к переувлажнению, 390
10.2.2. Дренаж парков и лесопитомников, 392
10.3. Дренаж в оползневых районах, 392
10.4. Дренаж площадок для игр и отдыха, 393
10.5. Дренаж спортивных площадок, 394

11. Тепловые мелиорации, 395

12. Культуртехнические мелиорации и ботанико-культуртехнические изыскания, 398

13. Стадии мелиоративного проектирования. Задачи почвенно-мелиоративного обоснования проектов мелиорации, 400
13.1. Стадии мелиоративного проектирования и состав почвенно-мелиоративных изысканий, 400
13.1.1. «Обоснование инвестиций» в строительство объектов, 400
13.1.2. «Проект», 401
13.1.3. «Рабочий проект», 403
13.1.4. «Рабочая документация», 404
13.2. Содержание почвенно-мелиоративных карт для обоснования проектов мелиорации, 404
13.3. Районирование почв в мелиоративных целях, 405

14. Экологическая защита мелиорируемых почв и агроландшафтов, 408

Почвы как объект мелиорации и почвоведение как фундаментальная основа ее теории и практики (Заключение), 419

Оценка качества подземных вод и степени их пригодности для орошения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Заносова Валентина Ивановна, Молчанова Тамара Яковлевна

Целью исследований является оценка пригодности подземных вод как водоисточника при орошении земель. Выполнен обзор теоретических исследований в области оценок качества природных вод для целей оросительных мелиораций, который показал, что не могут быть установлены точные стандарты пригодности оросительных вод для любых условий. Представлены результаты определения ирригационных свойств подземных вод Кулундинской зоны Алтайского края по агрономическим критериям. Исследования минерализации и химического состава оросительных вод и их качества велись по общепринятым в мелиоративном почвоведении методикам, позволяющим определить ее пригодность для полива на основе качественного состава солей с точки зрения опасности засоления , осолонцевания почв и карбонатного подщелачивания. Установлено, что исследованная вода пресная с минерализацией до 1,0 г/дм3. По химическому составу подземные воды гидрокарбонатные со смешанным катионным составом. При орошении сельскохозяйственных культур в отношении возможности засоления относится к категории хороших и ограниченно пригодных с учетом местных природных и ирригационных условий. По ирригационным коэффициентам вода пригодна для полива при соблюдении режимов орошения . Материалы качественной оценки оросительных вод области необходимы для определения первоочередных мероприятий по оздоровлению мелиоративного состояния орошаемых земель, улучшению качества поливных вод, они могут служить научной основой при обосновании выбора источников орошения земель. Для предотвращения негативных последствий нерационального ведения орошаемого земледелия необходима организация постоянного мониторинга с интегрированной оценкой агроэкологического и гидрогеолого-мелиоративного состояния орошаемых массивов.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Заносова Валентина Ивановна, Молчанова Тамара Яковлевна

EVALUATION OF GROUNDWATER QUALITY AND ITS SUITABILITY FOR IRRIGATION

The research goal is to evaluate the suitability of groundwater for irrigation . The review of theoretical studies in the field of quality evaluation of natural water for the purpose of irrigation reclamation shows there cannot be set precise standards of irrigation water suitability for any conditions. The paper presents the determination of irrigation properties of groundwater of the Kulunda zone of the Altai Region according agronomic criteria. The study of mineralization and chemical composition and quality of irrigation water was conducted according generally accepted methodology of meliorative soil science enabling to determine its suitability for irrigation based on qualitative composition of salts from the point of view of the risks of salinization, soil alkalinization and carbonate alkalinization. The groundwater under study was fresh water with mineralization up to 1.0 g dm3. Regarding the chemical composition, the groundwater was hydrocarbonate water with mixed cationic composition. In terms of possible salinization when irrigating crops, this water belongs to the category of “good” and “partially suitable” based on the local natural and irrigation conditions. The irrigation coefficients show that water is suitable for irrigation provided irrigation regimes are followed. The data of quality evaluation of irrigation water are required to determine the priority actions to improve the reclamation condition of irrigated lands, improve the quality of irrigation water, and they may serve as a scientific foundation in selecting irrigation water sources. To prevent negative consequences of irrational irrigated agriculture, the organization of constant monitoring with integrated agro-ecological evaluation of hydrogeological and reclamation condition of irrigated lands is required.

Текст научной работы на тему «Оценка качества подземных вод и степени их пригодности для орошения»

В.И. Заносова, Т.Я. Молчанова V.I. Zanosova, T.Ya. Molchanova

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД И СТЕПЕНИ ИХ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ОРОШЕНИЯ

EVALUATION OF GROUNDWATER QUALITY AND ITS SUITABILITY FOR IRRIGATION

Ключевые слова: орошение, подземные воды, минерализация воды, засоление, ирригационный коэффициент, качество оросительной воды.

Целью исследований является оценка пригодности подземных вод как водоисточника при орошении земель. Выполнен обзор теоретических исследований в области оценок качества природных вод для целей оросительных мелиораций, который показал, что не могут быть установлены точные стандарты пригодности оросительных вод для любых условий. Представлены результаты определения ирригационных свойств подземных вод Кулундинской зоны Алтайского края по агрономическим критериям. Исследования минерализации и химического состава оросительных вод и их качества велись по общепринятым в мелиоративном почвоведении методикам, позволяющим определить ее пригодность для полива на основе качественного состава солей с точки зрения опасности засоления, осолонцевания почв и карбонатного подщелачивания. Установлено, что исследованная вода пресная с минерализацией до 1,0 г/дм3. По химическому составу подземные воды гидрокарбонатные со смешанным катион-ным составом. При орошении сельскохозяйственных культур в отношении возможности засоления относится к категории хороших и ограниченно пригодных с учетом местных природных и ирригационных условий. По ирригационным коэффициентам вода пригодна для полива при соблюдении режимов орошения. Материалы качественной оценки оросительных вод области необходимы для определения первоочередных мероприятий по оздоровлению мелиоративного состояния орошаемых земель, улучшению качества поливных вод, они могут служить научной основой при обосновании выбора источников орошения земель. Для предотвращения негативных последствий нерационального ведения орошаемого земледелия необходима организация постоянного мониторинга с интегрированной оценкой агроэкологического и

Читать еще:  Какой должна быть канализация

гидрогеолого-мелиоративного состояния орошаемых массивов.

Keywords: irrigation, groundwater, water mineralization, salinity, irrigation coefficient, irrigation water quality.

The research goal is to evaluate the suitability of groundwater for irrigation. The review of theoretical studies in the field of quality evaluation of natural water for the purpose of irrigation reclamation shows there cannot be set precise standards of irrigation water suitability for any conditions. The paper presents the determination of irrigation properties of groundwater of the Kulunda zone of the Altai Region according agronomic criteria. The study of mineralization and chemical composition and quality of irrigation water was conducted according generally accepted methodology of meliorative soil science enabling to determine its suitability for irrigation based on qualitative composition of salts from the point of view of the risks of salinization, soil alkalinization and carbonate alkalinization. The groundwater under study was fresh water with mineralization up to 1.0 g dm3. Regarding the chemical composition, the groundwater was hydrocarbonate water with mixed cationic composition. In terms of possible salinization when irrigating crops, this water belongs to the category of «good» and «partially suitable» based on the local natural and irrigation conditions. The irrigation coefficients show that water is suitable for irrigation provided irrigation regimes are followed. The data of quality evaluation of irrigation water are required to determine the priority actions to improve the reclamation condition of irrigated lands, improve the quality of irrigation water, and they may serve as a scientific foundation in selecting irrigation water sources. To prevent negative consequences of irrational irrigated agriculture, the organization of constant monitoring with integrated agro-ecological evaluation of hydrogeological and reclamation condition of irrigated lands is required.

Заносова Валентина Ивановна, д.с.-х.н., доцент, проф. каф. гидравлики, с.-х. водоснабжения и водоотведения, Алтайский государственный аграрный университет. Тел. (3852) 62-80-82. E-mail: valzan@bk.ru.

Молчанова Тамара Яковлевна, ст. преп., каф. инженерных сооружений, Алтайский государственный аграрный университет. Тел.: (3852) 62-80-82. E-mail: valzan@bk.ru.

Zanosova Valentina Ivanovna, Dr. Agr. Sci., Assoc. Prof., Prof., Chair of Hydraulics, Farm Water Supply and Water Disposal, Altai State Agricultural University. Ph.: (3852) 62-80-82. E-mail: valzan@bk.ru. Molchanova Tamara Yakovlevna, Asst. Prof., Chair of Engineering Structures, Altai State Agricultural University. Ph.: (3852) 62-80-82. E-mail: va-lzan@bk.ru.

Орошение остается основным средством интенсификации земледелия, особенно в степных зонах, подверженных постоянным засухам. Реализация государственной программы Алтайского края «Развитие мелиорации земель Алтайского края сельскохозяйственного назначения на 2014-2020 годы» предполагает восстановление мелиоративного фонда и ввод в эксплуатацию 15,92 тыс. га мелиорируемых земель за счет реконструкции 5,40 тыс. га имеющихся мелиоративных систем и строительства 10,52 тыс. га новых [1].

На современном этапе гидромелиоративные системы еще не являются экологически совершенными и не отвечают всем требованиям охраны природы, хотя и создаются с обязательной разработкой природоохранных мероприятий. Круг экологических проблем, связанных с развитием ирригации, сегодня хорошо известен [2]. Необходимость решения этих проблем на орошаемых землях дала направление исследованиям по обоснованию требований к качеству оросительной воды, обеспечивающих поддержание благоприятного эколо-го-мелиоративного режима земель [3].

Анализ литературы по проблемам оценки качества оросительной воды показывает, что преобладающим является системный подход по комплексной оценке требований к качеству оросительной воды [4-6].

Целью исследований является оценка пригодности подземных вод как водоисточника при орошении земель.

Основная задача исследований заключается в поиске параметров и числовых значений качества поливной воды, которые должны обеспечить сохранение и воспроизводство почвенного плодородия, предупреждать деградационные процессы на орошаемых массивах.

Объекты и методы

Пригодность воды на орошение, ввиду отсутствия единых утвержденных требований, определяется на основе химического анализа по ирригационным коэффициентам, расчет которых производится различными методами.

Большинство исследователей при оценке качества воды используют показатель минерализации оросительных вод. Основоположником такой оценки является А.Н. Костяков [7], который характеризует ирригационные свойства вод в соответствии с их минерализацией (табл. 1).

Примерно аналогичные требования к оросительной воде по ее минерализации приняты в США [8].

Следует отметить, что в различных классификациях оценка пригодности воды различной минерализации для орошения не всегда совпадает. Это объясняется краткосрочностью экспериментальных исследований и различиями в природных условиях объектов, для которых производится оценка. При орошении водами невысокой минерализации представляет опасность осо-лонцевание почв, заключающееся в замене в обменном комплексе почвы двухвалентных ионов на одновалентные.

И.Н. Антипов-Каратаев и Г.М. Кадер [9] выявили закономерность между поглощением почвой натрия и содержанием соды в воде и предложили для ирригационной оценки воды в отношении ее способности к осолонцеванию почв следующую зависимость:

К = ^2+] + ^2+] / [№+]х0,23^ где К — коэффициент ионного обмена между водой и почвой;

[Са2+], [Mg2+], [№+] — концентрации катионов, ммоль/л;

С — минерализация воды, г/л.

Если К>1, то вода считается пригодной для орошения, если К 18), удовлетворительное (Ка от 18 до 6), неудовлетворительное (Ка от 5,9 до 1,2) и плохое, т.е. вода является непригодной для орошения (Ка

Источники воды для орошения

Источниками воды для орошения могут быть поверхностные и подземные воды, а при их дефиците – коллекторно-дренажные и морские воды.

При оценке пригодности воды для орошения не существует жестких норм, так как в каждом случае, помимо качества воды, необходимо учитывать особенности почв и гидрогеологические условия орошаемой территории. Благоприятный естественный дренаж, создающий отток воды с орошаемого массива, или глубокое залегание грунтовых вод исключают значительное накопление солей. В этом случае, для полива могут использоваться и солоноватые воды. Для областей орошения со значительным испарением при близком залегании уровней грунтовых вод, при плохо фильтрующих грунтах и при отсутствии дренажа засоление будет протекать весьма интенсивно даже при поливе пресной водой.

Низкая температура, обычная для подземных вод, задерживает рост растений. Поэтому подземные воды перед орошением собирают в специальные накопители (водохранилища), где вода постепенно нагревается под действием солнца и теплого воздуха.

Твердо установленных норм содержания солей в поливных водах до сих пор не выработано. В зависимости от условий полива и дренажа допускаемые величины минерализации воды могут изменяться в весьма широких пределах. Нормирование затрудняется и разнообразием почв, климатических условий и т.п. Согласно А.Н. Костюкову [11], вода по минерализации считается безвредной, если она содержит не более 1–1.5 г/л солей, при минерализации воды от 1.5 до 3.0 г/л необходимо проведение попутного дренажа на орошаемом массиве, предельной нормой является минерализация воды более 5.0 г/л.

Наиболее крупные ирригационные системы Средней Азии и Закавказья привлекают воду с минерализацией более 1 г/л. Известны случаи использования вод для полива с минерализацией до 9 г/л. Однако, при длительном орошении минерализованными водами возможно засоление земель. При хлоридном типе засолении (NaCl, MgCl2) содержание солей в слое почвы 1,0 м и не должно превышать 0,3–0,6%, при сульфатно-натриевом и магниевом (Na2SO4, MgSO4) типах – не более 1,0–1,3%[10].

Среди солей, растворенных в поливной воде, наиболее вредными являются соли натрия (сода) и хлористые соли. Степень вредности солей натрия приблизительно характеризуется следующим отношением весовых единиц Na2CO3 : NaCl : Na2SO4 = 1:3:10 [17].

Для улучшения качества воды с высоким содержанием соды добавляется гипс, который переводит соли Na2CO3 в менее вредный сульфат натрия. Использование для полива воды с высоким содержанием ионов натрия приводит к осолонцеванию почв, которое связывается с изменением структуры грунта — как результат обменных процессов, приводящих к замещению в почве ионов кальция на ионы натрия. В результате осолонцевания снижается проницаемость почв, увеличивается ее дисперсность, пластичность, набухаемость и, в конечном счете, резко уменьшается плодородие орошаемого массива.

Для оценки способности воды к осолонцеванию почв привлекается коэффициент ионного обмена между водой и почвой, определяемый по формуле:

, где

М – минерализация воды, г/л; индекс « » (здесь и далее) означает, что концентрация ионов дается в мг-экв/л. Вода считается пригодной для орошения при К >1 и не пригодной — при К 26 — очень щелочные воды с очень высокой опасностью осолонцевания;

За рубежом оценка качества воды для орошения также проводится по ирригационному коэффициенту (Ka), представляющему собой слой воды в дюймах, который содержит щелочей столько, сколько необходимо для того, чтобы почва стала вредной до глубины 1.2 м для большинства растений. В таблице 10 предложены формулы для численного определения Ka в зависимости от типа вод по О.А. Алекину [17].

Таблица 10

Определение численного значения ирригационного коэффициента

Температура и качество поливной воды

Температура поливной воды. Низкая или высокая температуры почвы, а также поливной воды неблагоприятно влияют на рост и всасывающую деятельность корней растений, и жизнедеятельность микроорганизмов, ухуд­шая снабжение растений питательными веществами, главным образом азотом.

Известны случаи, когда летом при быстром и резком охлажде­нии корней, особенно молодых растений, происходит так называ­емое явление температурного «шока». Оно проявляется в увядании и даже опадении листьев. Это может произойти при поливе холод­ной (артезианской, колодезной, горной) водой днём, когда почва и растения сильно нагреты солнцем.

При температурном «шоке» поступление воды в корни временно сокращается, что при высокой транспирации плохо отражается на растении. Ухудшается исполь­зование корнями питательных веществ и их синтез.

Оптимальная температура почвы для роста и жизнедеятель­ности корней большинства, плодовых и ягодных растений находит­ся примерно в пределах 15. 25°, следовательно, температура поливной воды должна быть близка к этим величинам.

Читать еще:  Подготовка водоема к зиме в октябре

При поливе не следует использовать воду непосредственно из глубоких артезианских скважин, так как она имеет температуру 8. 10°. Такую воду надо предварительно прогреть в специаль­ном бассейне или резервуаре; обычно используют ёмкости вмести­мостью достаточной для непрерывного запаса тёплой воды. В большинстве случаев ёмкости укрепляют на металлических или кирпичных опорах на высоте или устанавливают на наиболее высоком месте участка. При этом воду из неё можно подавать самотёком по основному трубопроводу и затем по ответвлениям на каждый индивидуальный участок. В жаркие дни вода в ёмкостях нагревается до 23. 25°.

Качество поливной воды. Качество оросительной воды зависит также от содержания в ней взвешенных частиц или наносов и водорастворимых солей.

Речная вода обычно содержит небольшое количество водораство­римых солей, но нередко имеет большое количество взвешенных частиц. Грунтовые воды часто бывают высокоминерализованные. Вода из водохранилищ по этим показателям обычно занимает среднее положение.

Для определения наличия в воде солей необходимо провести химический анализ в местной агрохимлаборатории. Вредное дей­ствие различных солей на растения и почву неодинаково. На хо­рошо проницаемых почвах и при отсутствии близкорасположенных грунтовых вод допустимым считается следующее содержание солей: соды Na2СОз — меньше 1 г/л; поваренной соли NaCl — меньше 2 г/л; глауберовой соли Na2SO4— меньше 5 г/л. Если в оро­сительной воде эти соли присутствуют одновременно, то указанные выше пределы снижают.

В некоторых областях для полива используют шахтные воды, которые представляют собой откачиваемые и сбрасываемые на поверхность почвы предприятиями угольной промышленности под­земные воды. Общее количество таких вод в стране составляет около 100 миллионов м 3 в год.

Шахтные воды имеют повышенное содержание солей, причём неоднородного химического состава и минерализации. По хими­ческому составу шахтные воды разнообразны: хлоридные, сульфатно-хлоридные, хлоридно-сульфатные, сульфатные. Из общего их объёма половина имеет минерализацию 2…4 г/л. Особую груп­пу составляют кислые воды (рН 2,5…5,0), которые считаются непригодными для орошения, но их можно смешивать со щелоч­ными для нейтрализации кислой реакции.

Допустимое качество оросительной воды не постоянно, а зави­сит от целого ряда факторов: климатических условий, водно-физических свойств почвы, величины оросительной нормы, глубины залегания, химического состава и минерализации грунтовых вод, а также от породно-сортового состава орошаемых культур.

Опыт использования шахтных вод для орошения сельскохозяй­ственных культур имеется в России. Считается, что вода с содержанием минеральных солей 1,2…2,1 г/л пригодна для орошения.

К снижению плодо­родия чернозёмных почв применение шахтных вод не приводит. Но орошать минерали­зованными водами надо осторожно, так как могут быть случаи засоления и осолонцевания почв, особенно при ненормированных поливах. При хорошей дренированности орошаемой территории применение шахтных вод не вызывает ухудшения почв.

Следует заметить, что вода из шахт может отличаться по химическому составу. Поэтому, чтобы узнать, как и чем её ней­трализовать, необходимо сделать химический анализ воды в агро­химической лаборатории.

Положительной стороной использования шахтных вод является то, что они содержат микроэлементы, необходимые для роста и развития растений, не требуется больших капитальных вложений на строительство насосных станций, так как вода в большинстве случаев подаётся из шахт по трубопроводам под напором. Акку­муляция в прудах-накопителях шахтной воды улучшает её ирри­гационные качества за счёт разбавления атмосферными осадками и водой из других источников.

Оценка качества воды для полива за рубежом

Исследованию проблем регулирования водно-солевого режима почв, оценке качества оросительных вод, определения солеустойчивости сельскохозяйственных культур и деминерализации ДСВ посвящены работы известных учёных: В. В. Докучаева [40], И. Н. Антипов-Каратаев [7, 8], А. П. Бирюковой [18], С. Я. Бездниной [14, 17], В. А. Васильченко [24], В. А. Ковда [62, 64], Д. М. Кац [57], В. И. Ольгаренко, Г. В. Ольгаренко [99], Н. М. Ре-шеткиной [ПО], Г. А. Сенчукова [115], С. И. Харченко [132], Б. А. Шумакова [139], Б. Б. Шумакова [143], Н. П. Чижикова [135], В. Н. Щедрина [148], О. Е. Ясониди [154], D. Bsoer, Е. V. Maas, F. Hilgard, Richards и др.

Известно, что водно-солевой режим почв представляет собой сложное, многофакторное явление, связанное с комплексом физических, химических и биологических процессов: диффузии, конвекции, сорбции, кристаллизации, растворения, испарения [7, 64].

Для качественного описания водно-солевого режима почв С. Я. Безд-нина предлагает рассматривать систему: грунтовые воды — почвы зоны аэрации — растение атмосфера. На орошаемых землях, где при известных условиях возможно вторичное засоление, важную роль в процессах почвообразования играют грунтовые воды [37], которые двигаясь к базису стока, обогащаются солями за счет выщелачивания продуктов выветривания минеральных пород и обменных реакций. По мере расходования влаги на суммарное водо-потребление, концентрация солей в капиллярной кайме возрастает. Увеличение концентрации солей имеет свой предел, обусловленный .двумя причинами: во-первых, она уменьшается за счет фильтрации поливных вод, увеличивая их минерализацию по вертикальному профилю и по потоку грунтовых вод; во-вторых, в почвенном растворе концентрация может не возрастать при достаточной интенсивности испарения в виду кристаллизации.

Важным моментом в процессе адсорбции почвенных растворов является температурный режим почвы. Повышение температуры почвы с приближением к поверхности сильно уменьшает концентрацию насыщения углекислых солей, которые могут выпадать в осадок, еще не достигнув капиллярной каймы. При большой их концентрации в грунтовых водах эти соли могут кристаллизоваться в самом водоносном горизонте, образуя плотные слои. Такие горизонты могут формироваться и в капиллярной кайме, что ухудшает экологическое состояние орошаемых земель. Продолжительное испарение подобного раствора приводит к насыщению его гипсом, который при восходящих капиллярных токах выпадает выше карбонатов [64].

Отечественными и зарубежными исследователями установлена зависимость физических и химических свойств почв от состава ионно-солевого комплекса. Основными являются условия, при которых изменения ионно-солевого комплекса, а также физических и химических свойств почв под влиянием оросительной воды не оказывают отрицательного действия на плодородие почв, урожайность и качество сельскохозяйственных культур. С. Я. Безднина отмечает, что развитие сельскохозяйственных растений зависит от концентрации почвенного раствора и его осмотического давления, варьирующего в пределах от 1-2 атм. в незаселенных почвах, до 300-400 атм. в солончаках [29]. На его формирование влияют влажность, температура почвы, состав почвенно-поглощающего комплекса (ППК), находящегося в равновесии с почвенным раствором.

В России в основе оценки качества оросительной воды лежат, исследования В. В. Докучаева по её влиянию на черноземы [41].

Костяков А. Н. [70], оценивая качество оросительной воды по общему содержанию солей, выделил четыре группы: хорошая — растворимых солей не более 400 мг/дм ; от 400 до 1000»мг/дм растворимых солей — требует осторожного подхода с учётом всего комплекса условий её использования; от 1000 до 3000 мг/дм? растворимых солей — опасна для растений; более 4000 мг/дм растворимых солей засоляет почву.

Для оценки опасности развития процессов осолонцевания почв. И.Н. Антипов-Каратаев [7] предложил уравнение, согласно которому, определив концентрацию солей в воде (С), можно рассчитать соотношение катионов, при котором количество поглощенного натрия достигает 10 % от емкости обмена почвы. Если отношение [Са2+ + Mg2+ /[Na+j10 0,23С, то такая вода может вызвать осолонцевание почв.

Проводя классификацию оросительной воды, И. П. Айдаров [Г] учитывает минерализацию, натриевое адсорбционное отношение (SAR) оросительной воды, состав и свойства почв (величину емкости поглощениям содержание частиц диаметром менее 0,01 мм), автоморфные и гидроморфные условия с различной интенсивностью промывного режима.

Многие отечественные учёные оценивают качество оросительной воды по степени опасности засоления почв с помощью ирригационного коэффициента Стеблера, представляющего столб воды в дюймах, при испарении которого остается количество солей, делающее слой почвы мощностью 1,2 м непригодным для возделывания большинства сельскохозяйственных культур, [18]. При выводе формулы Стеблер принял относительную вредность солей натрия за Na2C03 — 10, NaCl — 5, Na2S04 — 1.

В целом качество оросительной воды оценивается в соответствии с агрономическими (плодородие, урожайность и качество сельскохозяйственной продукции, предупреждение процессов засоления и осолонцевания и др.), техническими (содержание микроэлементов, рН, и др.), экологическими критериями. Вода, забираемая для орошения сельскохозяйственных культур должна удовлетворять требованиям ГОСТ 17.4.1.02-83, СНиП 42-123-4089-86 [123]. Сбрасываемая из оросительных систем вода, согласно ГОСТ 17.1.3.13 18 86, не должна оказывать неблагоприятного воздействия на водоприемники (водоемы, водотоки, подземные воды).

Поливы минерализованной, водой, оказывают отрицательное воздействие на почву. В корнеобитаемом слое накапливаются вредные для растений соли, ухудшаются водно-физические свойства почв. Поэтому при пригодности воды для орошения используют показатели: сумму растворённх солей (сумму катионов, мгэкв/дм ) и содержание катионов натрия и магния-(% от суммы всех катионов). По опасности осолонцевания (рис. П. 1) и засоления почвы воду подразделяют на четыре класса. Воду I класса можно использовать для полива всех культур. Её длительное применение не ухудшает физических свойств почвы, урожайность не снижается по сравнению с орошением пресными водами. Вода II класса слабо осолонцовывает почву, при длительном её применении содержание поглощенного натрия может доходить до 10 % емкости катионного обмена, урожай снижается на 5-20 %. Вода III класса вызывает осолонцевание почвы, урожай снижается на 20-50 % по сравнению с орошением пресной питьевой водой. При необходимости её использования следует применять химические мелиоранты или мелиоративную вспашку. Вода IV класса вызывает засоление почв, поэтому может ограниченно использоваться для орошения только после разбавления её пресной водой до 20-30 мгэкв/дм .

Возможность применения вышеперечисленных классов вод для орошения обусловливается типом почвы: на почвах с плохими водно-физическими и агрофизическими свойствами (плотные, слабоводопроницаемые) допуска-ется орошение водой с минерализацией до 50 мгэкв/дм , на оструктуренных почвах с хорошими водно-физическими свойствами — водой с содержанием солей 50-85 мгэкв/дм . При неглубоком залегании карбонатного и гипсового горизонтов (0,5-0,6 м) допускается использовать воду II и III классов, с обязательной плантажной вспашкой через 7-10 лет.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector