Степень засушливости Если эти естественные ресурсы влаги за

Степень засушливости Если эти естественные ресурсы влаги, за вычетом испарения самой почвы, являются недостаточными для удовлетворения потребности растений (Е м 3/га) (что имеет место в засушливых районах), то необходимо добавочное увлажнение почвы, т. е. образующийся дефицит необходимой влаги для растений должен быть восполнен орошением. Чем больше потребность сельскохозяйственных культур в воде и испарение влаги самой почвой при данных условиях, с одной стороны, и чем меньше естественные ресурсы влаги, используемые растениями и почвой, с другой стороны, тем больше дефицит необходимой влаги и тем больше потребность в орошении. Она изменяется для одной и той же культуры не только в различных районах, но и в разные годы в одном и том же районе, в зависимости от степени засушливости их.

Степень засушливости какого-либо района или года для данной культуры при определенной агротехнике можно характеризовать соотношением между потребностью данной культуры в воде на транспирацию растений плюс испарение почвы за вегетационный период и наличными естественными ресурсами влаги (осадки плюс запасы почвенной влаги), могущими быть использованными за этот период. С увеличением засушливости (местности или года) возрастает потребность культуры в воде и испарение почвой и уменьшается количество доступных для использования естественных водных ресурсов, т. е. увеличивается разрыв между потребностью в воде и наличием ее, или дефицит необходимой влаги. В результате возникает потребность в орошении.

Меры по снижению потребности в оросительной воде Чтобы уменьшить потребность в оросительной воде при получении заданной урожайности, необходимо: а) снижение потребления воды εy на единицу урожайности путем повышения плодородия почвы, агротехники и относительной влажности воздуха; б) повышение использования естественных ресурсов атмосферных осадков, весеннего стока, запасов почвенной влаги; в) всемерное снижение испарения влаги почвой. Для этого необходимо изменение в благоприятную сторону условий внешней среды развития растений, а именно:

создание и поддержание комковатой структуры активного слоя почвы, повышающей плодородие и позволяющей наилучшим образом использовать и сберегать почвенную влагу, что достигается введением травопольных севооборотов или соответствующей системой обработки почвы; например, включение в хлопковые севообороты травосмесей на бесструктурных сероземах средней Азии увеличивает содержание корневой массы в полуметровом слое почвы (на незасоленных почвах) до 15 – 20 т на 1 га; содержание водопрочных агрегатов (d > 1 мм) в пахотном слое увеличивается в 2 - 3 раза сравнительно с целиной;

Структурность почвы

устройство вдоль постоянных распределительных каналов и вокруг орошаемых участков защитных лесных полос, умеряющих силу ветра, снижающих энергию испарения и повышающих относительную влажность воздуха; хорошая агротехника – глубокая вспашка, своевременная культивация почвы после поливов; применение удобрений и т. д.

Особенно важно максимальное использование естественных ресурсов влаги; для этого применяется снегозадержание, уменьшение коэффициента стока, зяблевая вспашка, соответствующая обработка почвы, увеличение поглощения талых весенних вод при помощи нарезки водопоглощающих щелей и др. , в зависимости от местных почвенных и климатических условий. Эти мероприятия имеют большое значение для борьбы с засухой в степных и лесостепных районах не только на неорошаемых землях, но в в условиях орошения, так как они уменьшают потребность в оросительной воде.

снегозадержание

Виды оросительных мелиораций а) Виды оросительных мелиораций В зависимости от сельскохозяйственных требований, предъявляемых к орошению, от характера источника орошения и положения орошаемой площади по отношению к нему, от климатических и почвенных условий различают следующие виды оросительных и обводнительных мелиораций. Регулярно действующее орошение: а) самотечное б) с механическим подъемом воды из рек, водохранилищ или за счет грунтовых вод; II Однократно действующее орошение: а) паводковое (из каналов, работающих в период паводков в реке) б) лиманное – путем задержания полых вод весеннего стока. III Обводнение местности посредством устройства водохранилищ или каналов, вода которых используется для хозяйственных нужд, сельскохозяйственного водоснабжения и орошения небольших участков.

б) Способы увлажнения почвы и снабжения растений водой Увлажнение почвы и снабжение растений доставляемой на орошаемую площадь водой может производиться следующими способами: распределением воды по поверхности почвы (преобладающий способ); распылением воды в форме дождя, увлажняющего не только почву, но и растения и приземный слой воздуха (при помощи особых агрегатов дождевания); введением воды в почву снизу по трубам – подпочвенное орошение. Орошение, служащее для увлажнения почвы и снабжения водой растений, является преобладающим видом.

Виды орошения

Внутрипочвенное оршение

Капельное орошение

в) Специальные виды орошения Существуют и специальные виды орошения: а) удобрительное и окислительное орошение речными водами, применяемое обычно в целях окисления и заиления заболоченных почв (в сочетании с осушением их); б) удобрительное орошение сточными канализационными водами сельскохозяйственных земель вблизи городов и крупных поселений; в) отеплительное орошение с целью согревания почвы путем полива ее водой, более теплой, чем сама почва.

Влияние орошения на внешнюю среду развития растений и урожай а) Факторы развития растений Действие орошения на развитие растений проявляется, во-первых, путем восполнения дефицитов необходимой для растений влаги и питательных веществ; во-вторых, путем влияния на микроклимат приземного слоя атмосферы, на температуру почвы и растений, на физико-химические и биологические процессы в почве. Растения для успешного своего развития и образования высоких урожаев требуют одновременного и непрерывного полного притока необходимых им в каждую фазу развития количеств влаги, питательных веществ, тепла, света, почвенного воздуха. Поэтому при орошении урожайность сельскохозяйственных культур определяется не одним только количеством даваемой воды, а совокупностью всех необходимых им факторов роста при данных условиях. Если при определенных почвенных и климатических условиях и агротехнике, обеспечивающих растениям нужное количество тепла, света и питательных веществ, повысить количество даваемой оросительной воды, оставив без изменения остальные факторы развития, то урожаи сначала будут возрастать, а затем этот рост остановится и растения станут испытывать недостаток питательных веществ, почвенного воздуха или других факторов, необходимых им для того, чтобы создать еще более большую продукцию.

б) Пределы орошения Подача оросительной воды должна быть ограничена определенными пределами. При определенных почвенных, климатических и агротехнических условиях увеличение количеств оросительной воды сверх соответствующих этим условиям норм не только не полезно, но может быть даже вредно, так как: а) не повышает урожаев, б) представляет бесполезную затрату оросительной воды и труда, в) может вызывать нежелательный подъем уровня грунтовых вод. Поэтому, имея возможность путем орошения воздействовать на такой важный фактор жизни растений, как вода, необходимо соответственно обеспечивать при орошении одновременный приток и других факторов роста растений (питательный режим) применением высокой агротехники на орошаемых землях.

Увеличение количеств оросительной воды будет не только повышать, но и снижать урожай вследствие недостатка пищи и аэрации. Кроме повышения влажности, оросительная воды приносит с собой на поля растворенные и взвешенные вещества, среди которых имеются и нужные для растений. Вода растворяет также и питательные вещества, находящиеся в почве и недоступные для растений в нерастворенной форме. Таким образом, орошение может повышать количество питательных веществ в данной почве. Орошение должно производиться в строго нормированных количествах, исключающих возможность поверхностного сброса оросительной воды и просачивание ее в глубокие слои, ниже активного для растений слоя почвы. Просачивание оросительных вод в глубокие слои подпочвы недопустимо не только вследствие потерь воды и питательных веществ, но и потому, что оно может вызывать подъем уровня грунтовых вод, заболачивание (и засоление) почвы. Избыточное количество даваемой на орошение воды, кроме того, задерживает сроки созревания некоторых культур (например, хлопчатника). Нормирование орошения производится на основах планового водопользования.

в) Влияние орошения на процессы нитрификации Оросительная вода, повышая влажность почвы, влияет на протекающие в ней микробиологические процессы. Правильное применение орошения создает благоприятный водный и тепловой режимы в почве; в межполивной период аэробные процессы в почве усиливаются, вследствие чего происходит более или менее быстрое разложение органических остатков в почве. Микроорганизмы развиваются наиболее энергично при некотором определенном содержании влаги в почве. По исследованиям М. М. Кононовой и других авторов, наилучшая влажность для процессов нитрификации составляет около 60% полной влагоемкости данной почвы. Как уменьшение, так и повышение влажности почвы против этой величины угнетает процесс нитрификации, причем действие высокой влажности проявляется резче, чем низкой. Вследствие этого в неорошаемых почвах засушливых районов процесс нитрификации идет только весной и осенью, а летом затухает. На орошаемых же почвах при правильном орошении процесс нитрификации идет в течение всего лета.

Динамика нитрификационных процессов на орошаемых почвах слагается следующим образом. После каждого полива влажность пахотного горизонта почвы (0 -27 см) резко повышается, доходя непосредственно после полива до 80 -90% полной влагоемкости почвы, а затем влажность начинает постепенно падать и к моменту следующего полива достигает низкой величины. Вместе с влажностью изменяется тепловой и воздушный режимы почвы: с увеличением влажности температура почвы понижается, аэрация ухудшается вследствие вытеснения воздуха водой и набухания почвенных коллоидов. Цикличность режима влажности и температуры орошаемой почвы создает и цикличность динамики нитратов непосредственно после поливов, когда влажность почвы очень высока и тепловые условия хуже, процесс нитрификации затухает, а ранее образовавшиеся нитраты начинают вымываться в более низкие горизонты почвы, денитрифицируются и переходят в белковые формы; вследствие этого после полива количество нитратов уменьшается в течение нескольких суток (2 -6), пока под влиянием испарения водные и тепловые условия почвы не начнут приближаться к норме. После этого начинается процесс накопления нитратов, продолжающийся несколько дней; по мере высыхания почвы этот процесс постепенно затухает

Вследствие такого хода процесса нитрификации при орошении (вымывание NO 3 в глубокие слои и редукция нитратов после поливов) содержание нитратов в верхних горизонтах орошаемой почвы при неправильном избыточном орошении может понижаться по сравнению с неорошаемой. Это обстоятельство (подавленный режим нитратов) и является, вероятно, одной из главных причин затрудненности азотистого питания растений при орошении, в связи с чем и требуется применение азотных удобрений на орошаемых землях; этим же объясняется и наблюдающееся иногда пониженное содержание азота в надземном урожае орошаемых культур.

Однако содержание и формы азота в почве очень сильно зависят от характера увлажнения почвы, т. е. от способов орошения. При некапиллярном увлажнении (поливы затоплением) значительно теряется нитратный азот и уменьшается содержание общего азота, т. е. происходит процесс денитрификации. При капиллярном же увлажнении почвы (бороздной полив) содержание общего азота остается неизменным. Данные исследований показывают, что орошение сильно увеличивает число некоторых микроорганизмов в почве, причем кривая роста, падающая непосредственно после полива, затем через 1 – 2 суток начинает резко подниматься, на 4 – 5 -й день достигает максимума и затем медленно опускается до начального состояния.

г) Влияние орошения на химические процессы в почве Оросительная вода, являющаяся сильным растворителем (особенно в присутствии СО 2), оказывает большое влияние на химические процессы в орошаемых почвах. Прежде всего, она растворяет воднорастворимые вещества почвы, как вредные для растений, так и питательные. Это обстоятельство, с одной стороны, понижает концентрацию почвенных растворов и уменьшает количество вредных для растений солей в верхнем слое почвы; с другой стороны, может обеднить почву питательными веществами (вымывание нитратов, фосфатов). Содержание воднорастворимого гумуса в почве при орошении убывает с увеличением оросительных норм; валовое же содержание органического вещества под влиянием орошения изменяется мало. Общая щелочность почвы под влиянием орошения повышается и тем больше, чем больше влажность почвы; с увеличением содержания в почве растворимых хлористых и сернокислых солей щелочность понижается.

Под влиянием оросительной воды несколько увеличивается растворимость фосфорной кислоты и уменьшается количество легкорастворимых фосфатов почвы. Орошение повышает доступность для растений почвенного калия. Однако при неправильном, избыточном расходовании воды орошение может оказывать и неблагоприятное действие: 1) подъем уровня грунтовых вод и содержащихся в них растворимых солей, что может повлечь засоление почвы; 2) разрушение коллоидов и осолодение почвы. Нужно так организовать и вести орошение, чтобы не допускать возможных вредных действий воды на почву и максимально усиливать ее полезное действие.

д) Влияние орошения на физические свойства и структуру почвы Орошение оказывает влияние и на физические свойства и структуру почвы. 1. Под влиянием воды может разрушаться комковатая структура почвы. Комочки почвы (d=2 -5 мм), непосредственно соприкасаясь с капельножидкой водой, могут разрушаться и распадаться на мелкие (d<1 мм) агрегатные элементы вследствие как набухания почвенных коллоидов и ослабления сил сцепления, так и механического воздействия. В результате разрушения комковатой структуры верхних слоев почвы, соприкасающихся с водой, образуется поверхностная корка, и скважность почвы значительно уменьшается. Разрушения комковатой структуры почвы при соприкосновении с водой можно избежать. Для этого необходимо, чтобы комочки почвы смачивались капиллярными токами воды. Поэтому полив по бороздам малой и постепенно увеличивающейся струей, дающей постепенное капиллярное увлажнение почвы, позволяет сохранять структуру почвы (кроме дна борозды); наоборот, полив сплошным затоплением разрушает структуру почвы на все площади.

Другими приемами орошения, сохраняющими структуру почвы, являются подпочвенное орошение и дождевание (при малой интенсивности дождя) 2. В ряде почв в результате орошения на известной глубине (от 0, 50 до 2 м) образуется очень плотный, почти непроницаемый для воды слой грунта (мощность 10 -45 см); он сцементирован карбонатами Сa и Mg, гидратами полуторных окислов и Si. O 2 в результате молекулярных процессов. Плотные слои образуются также путем вмывания сверху (при просачивании почвенных растворов) илистых и коллоидных частиц, механически задерживающихся в тяжелых и средних почвах или выпадающих в виде осадка – в присутствии электролитов.

Образование непроницаемых для воды слоев может иметь неблагоприятные последствия – застой воды и образование верховодок. Поэтому почвы с такими слоями должны орошаться умеренными дозами. 3. Орошение изменяет силу сцепления почвенных частиц – чем больше влаги, тем глины становятся мягче, а песчаные почвы тверже; наиболее благоприятно для обработки состояние почвы при содержании влаги в 50 – 60 % полной влагоемкости.

е) Влияние орошения на тепловые условия растений и почвы Орошение влияет также ни тепловые условия растений и почвы. Под влиянием орошения (особенно дождевания) температура растения понижается, что в жаркие периоды весьма благоприятно. Теплоемкость почвы вследствие увлажнения повышается: почва, насыщенная водой, для своего нагревания требует больше тепла и при испарении влаги охлаждается сильнее; поэтому в теплое время года влажные почвы холоднее сухих, а в холодное время – теплее сухих. Теплопроводность влажных почв больше, чем сухих. Температура почвы при орошении снижается также за счет более мощного развития растений (особенно травостоя). Поэтому орошение понижает температуру почвы. Особенно велика разница температур неорошаемой и орошаемой почвы на поверхности, где она достигает 20 о С и более. С глубиной разница температур постепенно уменьшается.

В условиях засушливых районов понижение высоких температур почвы в определенных пределах для большинства культур оказывается благоприятным. Очень высокие температуры нарушают обмен веществ в растениях, создают условия для преобладания процессов дыхания над ассимиляцией и, следовательно, трату образовавшегося ранее органического вещества и сильно повышают расходование воды. Повышение температуры почвы увеличивает коэффициент транспирации растений и ухудшает условия использования питательных веществ в почве. Однако понижение температуры почвы не должно переходить определенных границ, так как при этом уменьшается растворимость и биологическая мобилизация питательных веществ почвы и снижается процент белкового азота в урожае. Улучшая водный, тепловой, микробиологический и солевой режимы почвы, орошение влияет на направление почвообразовательного процесса.

Динамика нитрификационных процессов на орошаемых почвах слагается следующим образом. После каждого полива влажность пахотного горизонта почвы (0 -27 см) резко повышается, доходя непосредственно после полива до 80 -90% полной влагоемкости почвы, а затем влажность начинает постепенно падать и к моменту следующего полива достигает низкой величины. Вместе с влажностью изменяется тепловой и воздушный режимы почвы: с увеличением влажности температура почвы понижается, аэрация ухудшается вследствие вытеснения воздуха водой и набухания почвенных коллоидов.