Способ мелиорации почв солонцового комплекса

(51)5 А 01 6 25/00, С 17/О ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕ АВТОРСКОМУ ТЕЛ ЬСТВ Изобретение отн твенному производс иорации солонцов.Известен способ солонцов, включ содержащих и др ашки на глубину 2 осится к сельскохозяйтву, в частности к мехимической мелиораающий внесение кальугих веществ на фоне 5-27 см, способствуюции ций всп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Волжский государственный проектноизыскательский институт по проектированию водохозяйственных объектов"Волгогипро(.дхоз" и Всесоюзный научноисследовательский институт гидротехникии мелиорации(56) Пак К. П, Солонцы СССР и пути повышения их плодородия, - М,: Колос, 1975, с,114-282,Сидько А. А, и др, Комплексная мелиорация солончаковых и солонцовых почв приорошении. - М.: Агропромиздат, 1985, с. 99126,(54) СПОСОБ МЕЛИОРАЦИИ ПОЧВ СОЛОНЦОВОГО КОМПЛЕКСА(57) Сущность изобретения: способ включает внесение под мелиоративную вспашку наглубину 40-80 см химического мелиоранта вдозе, определяемой по формуле М = 0,086 хх й б (Ма - и Е) Кп, где М - доза мелиоранта,т/га; Ь - мощность мелиорируемого слоя,включающая пахотный и солонцовый горизонты, см; б - средняя объемная масса мелиорируемого слоя почвы, т/м; Йа3,содержание обменного натрия в мелиорируемом слое, мг экв на 100 г почвы; и - допустимое содержание обменного натрия в мелиорируемом слое; Е - емкость обмена ППК мелиорируемого слоя, мг экв на 100 г почвы; Кп - коэффициент пересчета количества мелиоранта, эквивалентного гипсу, на количество конкретно используемого мелиоранта, проведение опреснительного полива дождеванием водой нормой 700-1000 м /га, посев культуры-освоителя, увлажнение мелиорируемой почвы дождеванием после появления всходов водой нормой на 100-200 м /га, превышающей величину 0,230,3 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 й = К 19(ЫЯ 0), где И - промывная норма, м /га; К - коэф 3фициент пропорциональности; Я; - исходное содержание солей, 30 - допустимое содержание солей, а - коэффициент, определяемый опытным путем. 3 табл,щий вытеснению обменного натрия из поглощающего комплекса.Недостатком данного способа является то, что над сохранившейся частью солонцового горизонта, которая является противофильтрационным экраном, накапливаются продукты обменных реакций, препятствую 1724101щие полному рассолонцеванию даже при несении больших норм мелиоранта,Известен также агробиологический способ мелиорации солонцов, включающий мелиоративную вспашку с целью вовлечения 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 рассолонцевания 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, рассчитанных на .увлажнение активного , корнеобитаемого слоя, мощность которого колеблется от 0,5 до 0,8 м, до наименьшей влагоемкости плюс опреснительная нагрузка около 400 м /га.Таким образом, разовая поливная норма составляет 900-1000 м /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 м до 20000 м воды. В действительности, в производственных условиях эта норма будет увеличена на 10-20 . Если принять в среднем 15надбавку, то потре 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 буется вместо 6000 м - 6900 мз, а вместо 20000 м - 23000 мз/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 мз/га, Итого, в зависимости от конкретных условий на рассолонцевание почв потребуется от 8900 до 28800 м /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 (Апзх) и солонцовый (Вс) 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 (О 1), 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 (02), 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 (Ъ).Доза мелиоранта уточняется по формулеМ = 0,086 Ь б (Ка - и Е Кп,где М - доза мелиоранта, т/га;и - мощность мелиорируемого слоя, см; б - объемная масса, т/м;Иа - обменный натрий, мг/экв. на 100 г почвы;н - допустимое содержание обменного натрия в поглощенном комплексе (равен5 10 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;К - 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, минерализация поливной воды не должна превышать 3 г/л.зВоду О 1 в количестве (нетто) 700-1000 м /га подают в виде опреснительного полива.Воду 02(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 О 2(нетто).определяют с учетом растворимости мелиоранта в воде и кратности разбавления маточного раствора мелиоранта, чтобы пол-. ивать 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 Ог на величину разовой поливной нормы,Воду Оз (нетто) определяют как произведение разовой порции на вынос солей обменных реакций в объеме 100-200 мз/га на количество поливов для подачи воды О 2. Подают ее одновременно с поливами О 2, прибавляя к ним указанную порцию.Поливы водой (02+ 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 м /га воды, в полупустынной (120 дней, с 10 мая по 10 сентября) - 6000 м /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(0 г+ Оз),Водзу 04 (нетто) в количестве 2000 - 4000 м /га подают опреснительными поливами разовыми нормами 600-1000 м /га. Когда процесс рассолонцевания затягивается на несколько сезонов, то О 4 делят на 15 20 25 30 35 40 45 50 55 равные части и подают также в виде опреснительных поливов.Опреснительную норму (О 4) конкретизируют по степени засоления солонца по формуле В. Р. Волобуева, решая относительно выноса хлоридов до глубины 1,0 м,М= КцЯ 4где М - промывная норма, мз/га;К - коэффициент пропорциональности; Ь - исходное содержание солей, в любой размерности;Яо - 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 определяют дозу мелиоранта, рассчитывают количество потребной воды и режим водо подачи.Затем вносят твердый мелиорант, проводят мелиоративную вспашку, опресни- тельный 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 обменных 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 поформуле с коэффициентом и = 0,10. 5П р и м е р 1. Исходные данные приведены в табл. 3.Расчетная часть.По формуле М = (0,086 й б (Йа - 0,1 Е)1 Каопределяем отдельно для горизонтов А х и 10Асн потребность в гипсе и получаем(0,8 т/га + 4,3 т/га) = 5,1 т/га, Рассчитаемпотребность в воде для рассолонцеванияпочв, Плотный остаток в мелиорируемомслое 0,150/0-ного хлора - 0,02 0, для преуварительного рассоления дается 1000 м /га(01),Для полного растворения 5,1 т гипса видеальных условиях, т,е. в воде при тщательном и длительном перемешивании, потребуется 2550 м воды, в производственных условиях, когда гипс перемешан с почвой, к тому же по мере насыщения почвенного раствора растворимость гипсауменьшается, потребуется для этих целей 25воды на 10-20;/б больше. Принимаем последнюю величину, тогда 02 - 3060 м,3Определяем Оз, Согласно поливнойнорме для мелиорируемого слоя 300 м /гана растворение гипса потребуется 30(3060:300) = 10,2 полива. Практически 10поливов, при каждом поливе дополнительно дается 100 м /га. Следовательно, значение Оз = 100 м /га х 10= 1000 м /га.Итак, для растворения гипса и обеспечения обменных реакций потребуется (02 ++ Оз) = 3060+1000 = 4060 м /га (нетто), Этудозу можно дать за один вегетационныйсезон.Определим СЬ по формуле 40( б)(и=к 9Засоление солонцов по хлору в слое 01,0 м равно 0,070 б, коэффициент солеотдачи(а) для расчета выноса хлора равен 0,40, При 45перечисленных параметрах по формуле В,Р. Волобуева промывная норма (нетто) равно 2200 м /га. Дождевальная машина "Фрегат" ДМпри поливной норме 1000 м /гаодин круг делает за 9 суток, а с учетом технических остановок за 10 суток, Если начатьпромывку с 20 сентября и кончить до началаосенних дождей (в среднем 20-30 октября),пройдет 30-40 дней. Следовательно, опреснительную влагозарядку расчетной нормой 55можно провести за одну осень.Таким образом, мелиорацию этих солонцовых почв можно и нужно провести заодин 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 мз/га. Сеют культуру-освоител ь.После появления всходов начинают увлажнительные поливы расчетной нормой, поддерживая влажность мелиорируемого слоя в пределах 0,8-1,0 НВ. После уборки урожая проводят рыхление почвы, по взрыхленной почве подают опреснительную норму 2200 м /га: дают 3 полива(700+ 700+ 800 = = 2200 мз/га), делая три круга с промежутками для высыхания мелиорируемого слоя до 0,7-0,8 НВ.П р и м е р 2. Исходные данные приведены в табл, 3,Расчетная часть.По приведенной формуле при Ь = 01 Е 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 м/га (01). Для растворения 13,8 т гипса в производственных условиях (1 т в 500 м воды) потребуется(500 х 13,8=б 900 м воды, т,е. 02 (нетто) равен 6900 м /га,Разовая поливная норма 400 м /га, следовательно, требуется 17 поливов. Значит Оз = (6900:400) х 100 = 1720 мз/га.Дать 17 поливов нормой (400 + 100) =з= 500 м /га за сезон в режиме рассолонцевания невозможно, но их вполне можно подать за 2 сезона: в первый сезон 4000 мз/га, а во второй 2900 м /га,В соответствии с этим уточняем дозу мелиоранта по сезонам, 4000:500 = 8 т/га и 2900:500 = 5,8 т/га.Согласно расчету по формуле В. Р. Волобуева 04=2800 м /га, ее делим на равные части; (1400+ 1400) м.Реализация в натуре,Итак, за сезон произвести рассолонцевание почв из-за малой растворимости гипса и потребного объема для его растворения воды невозможно,Первый год, Вносят из расчета 8 т/га. Производят мелиоративную вспашку. Дают оп реснител ьн ый полив 1000 м/га. Сеют культуру-освоител ь,После появления всходов начинают увлажнительные поливы разовой нормой 500 м /га (400 + 100) и за вегетационный период дают 8 поливов, те. в сумме 4000 м /га, поддерживая влажность мелиорируемого слоя в пределах 0,8-1,0 НВ.После уборки урожая проводят рыхление почвы, а затем дают два опреснительных полива нормой по 700 м /га:(т,е. расчет-, Проводят мелиоративную вспашку. Дазную норму 1400 м /га) с промежутками.до ют опреснительный полив нормой 1000 м /га.з звысыхания мелиорируемого слоя до 0,7-0,8 Производят посев культуры-освоителя.НВ, После появления всходов начинают ув"зВторой год. Весной проводят посев 5 лажнительные поливы нормой 400 м /га - бкультуры. После появления всходов,начина- поливов, добавляя к ним,маточный раствор,ют поливы и подаютоставшуюся.расчетную чтобы минерализация поливной воды ненорму 2900 м /га: 5 поливов по 500 м /га,и . превышала 3 г/л, последний полив дают водин по 400 м /га.зразмере 300 м /га. Промежутки между ползПосле уборки культуры проводят рыхле ивами не должны допускать осушение мелиние издают два опреснительных полива по орируемого слоя ниже 0,7 - 0,8 НВ.700 м /га с промежутками для высыхания После уборки урожая проводят рыхлемелиорируемого слоя до.0,7-0,8 Н В.,ние и дают опреснительную норму 2200 м /га:зП р и м е р 3. Используется легкораст-три полива (700+ 700+ 800) с промежуткамиворимый мелиорант СаС 12 х 6 Н 20. Исход до высыхания мелиорируемого слоя до 0,7 -ныеданныетеже, что и для примера 1.0,8 НВ.Расчетная часть, Предлагаемый способ мелиорации почвРассчитаем по приведенной формуле по солонцового комплекса найдет применениепочвеннымгоризонтампотребность вмели-в условиях Нижнего Поволжья. Северногооранте, К=1,27. Получим результат 6,48 т/га. 20 Кавказа, Северного. Казахстана и в другихСаС х 6 Н 20 - высокорастворимый ме- регионах СССР, а также за рубежом, гделиорант: при Ь = 20 С, т.е. при температуре развиты почвы солонцового комплекса, в чаполивной воды растворяется 427 г/л или стности в Канаде и США,0,43 т/м . Вносить его в твердом виде неэф- Формула изобретенияфективно, так кэк практически весь мелио Способ мелиорации почв солонцовогорант будет вынесен первой же порцией комплекса, включающий внесение химичеводы за пределы слоя рассолонцевания, по- ского мелиоранта в количестве, эквивалентэтому вносят его с поливной водой. ном 5 - 20 т/га гипса, мелиоративнуюОпределим потребность в воде в дан- вспашку на глубину 40-80 см, посев культуном случае, Размер первого опреснительно ры-освоителя, увлажнение мелиорируемойго полива и опреснительного полива после почвы дождеванием, о т л и ч а ю щ и й с ярассолонцевания слоя Апах+ Всн, как следу- тем,что,с целью повышения эффективностиетиз примера 1, соответственно 1000 м /га рассолонцевэния при одновременном соз(01) и 2200 м /га (04), т.е, 3200 м /га (спасо- кращении расходов мелиоранта и промывбы расчета те же). Определим 02 и Оз. 35 ной воды, необходимое количествоДля полного растворения этого мелио- химического мелиоранта определяют поранта потребуется (6,48;0,43) = 15,1 м воды. формулеЭтот раствор - высококонцентрированный, М = (0,086 и с 3 (Ка - и Е) Кгп,а при поливе вода должна иметь минерали- где М - доза мелиоранта, т/га;зацию не более 3 г/л, Исходная поливная 40 и - мощность мелиорируемого слоя,вода имеет минерализацию, например, 0,82 включая пахотный и солонцовый горизонты,г/л солей. Таким образом, в нее можно до- см;бавить 2,2 г/л мелиоранта. Следовательно, О - средняя объемная масса мелиорируматочный раствор надо разбавить (427:2,2) = емого слоя почвы, т/м;з.194 раза. Отсюда 02 (нетто) равен 45 Ма - содержание обменного натрия в(15,1 х 194) = 1930 м . мелиорируемом слое, мг-экв на 100 г почвы;Рассчитаем Оз (нетто). Чтобы подать и - допустимое содержание обменногораствор мелиоранта 1930 м /га нормой. натрия в мелиорируемом слое;з300 м /га требуется 6,4 полива: б поливов Е - емкость обмена почвенного поглопо 300 м /га и один 120 м /га. К шести 50 щающего комплекса мелиорируемого слоя,зполивам добавляем по 100 м /га, а к послед- мг-экв на 100 г почвы;знему поливу 180 м /га (доводим до мини- Кп - коэффициент пересчета количествазмальной нормы, подавляемой "Фрегатом" ), мелиоранта, эквивалентного гипсу, на колиТаким образом, Оз (нетто) = 100 х б + 180 = чество конкретно используемого мелиоран=780 м /га. 55 та,Итак, в этом случае воды потребуется а посев культуры-освоителя осуществ 1000(01) + 1930(02) + 780(0 з) + 2200(04) = ляют после проведения опреснительного5910 м /га. Эту норму вполне возможно по- полива дождеванием водой нормой 700 дать и подают за один сезон. 1000 м /га, при этом увлажнение мелиоризРеализация в натуре. руемой почвы дождеванием осуществляют=К 9Я 3эо 10 Таблица 1 Известный способ, для достижения аналогичногорезультататребуется Результаты опыта Предлагаемый спесоб При" Исходные данные мер Содержа"ние солеи вслое0-1 и ,8 Внесеногипса,т/га Ремни водоподачи Подановоды,н /га Поглощенный магний,нг-экв,на 100 гпочвы Поглощенный натриинг экв,на 100 г Объемнаямасса,т/м Бм костьпоглощения,мг экв,на 100 гпочвы Иелиорируеный слой,см1,5 25-40 1832 3,6825,04 821 6,88 0,59 18,48,Щ 12800 19200 За Аех 1,3 0-25 Режим рассолонцевания 868 Вск 1,625-42 Гоггащенного натрия в гор,Аследы, в гор.В 2,3 нг-экв, солей в слое 0-1 м осталось 0253с;НГ 18,4 11800 Зб Исходные данные те ме Без первогополива нормой1000 и /га Без опресни- тельного полива мормон2600 нх/га Зв Исходные данные те ме 18,4 102 ОО Поглощенного нат- " рия в гор.д,а,- следы, в гор Вск2,2 нг"экв, солей в слое О- и осталось 0452О, 066 Б а В числителе - значение гю плотному остатку, в знаменателе - по хлору,50 55 после появления всходов водой нормой, на 100-200 м/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 Поглощенного нат Риа в гор:Ажхследы, в гор. Вск,4 мг-экв. на100 г почвы, со" лей в слое 0"1 м осталось 0,2 аЪ;82 зПоглощенного нат,6 Рия в горАтзх,6 мг"экв. на00 г почвы в гоо. В,к-г,8 мг-эв, солей в слое 0-1 н осталось 0,320,028Поглощенного нат,7 рия в гор.рисследи, в горЯ,2 мг-экв, солей в слое 0-1 и, осталось 0220,822-К ь БоФ(- й1 ах1 ОФ ОЭ - -т сСьь 3 ф Е (Ч сКО ФЮОЕ ЦЮа (О ШЮ СОл Ю.о ФФйо фс Фк ссоОЕЛс: а 1 л ь+ В числителе - засоление по плотному остатку, в знаменателе - по хлору,30 35 40 50 Составитель Н.ВарламоаТехред М,Моргентал Корректор Н.Ревская Редактор И.Горная Заказ 1121 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Иелиориру- Объемнаяемый слоймасса,смт/м АО1,2 Всн 26-38 1,5 22,86 26,50, Разовая поливная норма3У0,2 НВ, м /га, для мелиорируемого слоя В мелио-;:В слоерируемом 0-1 мслое