Спосіб зниження вмісту солей в ґрунті

Реферат: UA 111512 U UA 111512 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі сільського господарства, зокрема до технологій вирощування сільськогосподарських культур. Відомий спосіб вирощування нуту, який включає основний та передпосівний обробіток ґрунту, посів, догляд за посівами та збирання врожаю [1]. Недоліком способу є те, що в технології вирощування нуту не передбачали визначення меліоративної дії культури на ґрунт. Задача корисної моделі - визначення можливості використання культури нуту як фітомеліоранта. Поставлена задача вирішується тим, що висів нуту за полицевого обробітку ґрунту зменшує кількість солей в шарі 0-50 см. Вітчизняний і закордонний досвід оцінки якості води для зрошення свідчить про поступовий перехід досліджень від простих моделей до складних. Згідно з вимогами FAO за сучасного підходу застосовують складну систему зв'язків, що враховує як солестійкість рослин, склад води і ґрунтів, так і агрономічні, санітарні і гідротехнічні показники. Порівняльна оцінка ефективності вирощування нуту за різних умов зволоження дає повноцінну характеристику продуктивності культури, дії її на ґрунт, взаємозв'язку дії: зрошувальна вода ↔ рослина ↔ ґрунт, тощо. Надходження води в ґрунт сприяє розчиненню поживних речовин в ньому та збільшує їх доступність рослинам; збільшує активність мікробіологічних процесів; покращується мікроклімат, тощо. Але за надмірного надходження води з верхніх шарів ґрунту вимиваються як корисні елементи, так і шкідливі солі, підвищується рівень ґрунтових вод, що призводить до заболочування, а за мінералізованих вод - до засолення. На сучасному рівні досліджень неможливо розглядати результати вирощування будь-якої культури в умовах зрошення без аналізу показників якості зрошувальної води. В даній ситуації якість зрошувальної води є основним фактором управління меліоративним станом ґрунтів, створення оптимальних умов для росту та розвитку сільськогосподарських культур і збільшення біологічної продуктивності зрошувальних земель. Дослідження з удосконалення елементів технології вирощування нуту виконувалися в межах дії Інгулецької зрошувальної системи. Зрошувальна вода з даної системи до 2011 року характеризувалася низькою якістю - підвищеною мінералізацією та несприятливим хімічним складом. Основною причиною було забруднення джерела зрошення річки Інгулець промисловими підприємствами міста Кривий Ріг. Також, якість зрошувальної води в системі формувалася шляхом змішування води річок Інгулець та Дніпро. У зв'язку із суттєвим зменшенням водозабору на зрошення з 2006 року фактичне змішування Інгулецької та Дніпровської води не відповідало проектним вимогам. Для поліпшення якості поливної води та еколого-агромеліоративного стану ґрунтів вченими було впроваджено новий спосіб формування якості води за рахунок здійснення попусків води з Карачунівського водосховища впродовж всього поливного періоду (промивка зверху на весь поливний період). В результаті мінералізація поливної води зменшилася, в середньому, на 15 %, хлоридів - на 42, натрію - на 15, показник SAR - на 11, коефіцієнт Кадера - на 6 %. Якість зрошувальної води визначалася Миколаївським регіональним управлінням водних ресурсів за ДСТУ 2730-94 за агрономічними критеріями та згідно ВНД 33-5.5-02-97 за екологічними критеріями. Для запобігання розвитку деградаційних процесів, збільшення кількості солей в ґрунті необхідний перехід на нові агротехнології, а також внесення кальцієвмісних меліорантів. Досвід зрошення в напіваридних і аридних зонах дозволяє визнати придатною для поливів воду з мінералізацією менше 0,2 г/л. Мінералізацію від 0,2 до 0,5 г/л, вважають доброю за відсутності у воді соди. Мінералізація води від 0,5 до 1,0 г/л допустима при поливі стійких до засолення рослин на легких ґрунтах, а від 1 до 2 г/л - небезпечна з точки зору засолення ґрунтів. Гранично допустимою мінералізацією води для зрошення ґрунтів середнього і важкого гранулометричного складу вважають 2-3 г/л, а для супіщаних і піщаних - 10-12 г/л. Особливо небажана присутність в поливній воді гідрокарбонату натрію. Прийнято, що вода з його вмістом менше 1 мг-екв/л придатна для зрошення, 1,25-2,5 - умовно придатна, більше 2,5 -непридатна. Води підвищеної мінералізації, особливо лужні, викликають вторинне осолонцювання ґрунтів. З підвищенням мінералізації води повинен змінюватися режим зрошення. Якість зрошувальної води визначали за наступними основними показниками: коефіцієнт іонного обміну; коефіцієнт небезпечності осолонцювання ґрунтів; іригаційний коефіцієнт; натрієво-адсорбційне відношення (SAR). Якість зрошувальної води з 2012 по 2014 рік значно 3 покращилася за вмістом сухого залишку (вміст солей) з 1658 до 1484 мг/дм , тобто на 10,5 %. 1 UA 111512 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Аналогічна ситуація простежується за аніонно-катіонним складом, де вміст сульфатів зменшився на 10,6 %, хлоридів - 13, кальцію - 30,0, магнію - 10,3, натрію - 24,6, а гідрокарбонатів, навпаки, збільшився на 7,0 %. Як критерій придатності води для зрошення І.М. Антиповим-Каратаєвим і Г.М. Кадером застосований показник величини іонного обміну. Воду вважають непридатною для зрошення при К1. Згідно розрахунків, за роки досліджень, зрошувальна вода була придатною для зрошення, а коефіцієнт іонного обміну коливався від 1,40 (2012 р.) до 1,56 (2013 p.). Відношення кількості іонів натрію до суми іонів кальцію та магнію коливалось за роки досліджень від 1,28 до 1,34, що є значно меншим за нормативні показники (>4), тому осолонцювання ґрунту за рахунок поглинання іона натрію не загрожує. Але загальна мінералізація поливної води висока, тому зрошення необхідно проводити лише на фоні дренажу. За показниками іригаційного коефіцієнта зрошувальна вода мала незадовільну якість - від 5,09 до 5,95 згідно нормативів (Кі > 18 - якість хороша, 18-6 - задовільна, 5,9-1,2 - незадовільна, Кі10, 6, 4, при мінералізації води, відповідно, 1, 2, 3 г/л. Величина допустимого натрієво-адсорбційного відношення поливної води залежить від ємності поглинання ґрунтів. Вона не повинна перевищувати для ґрунтів з ємністю поглинання до 5 мг-екв/100 г ґрунту 8-12; від 5 до 15 - ґрунту 6-8; від 15 до 50-2-4. При цьому рН води має бути в межах 6,0-9,0 [165]. За показниками SAR небезпека осолонцювання відсутня. Величина натрієво-адсорбційного відношення в 2012 році складала 5,08, а вже в 2013 році зменшилася до 4,44 (на 12,6 %). В 2014 році SAR було найменше -4,41. Внаслідок взаємодії зрошувальної води та ґрунту може розвиватися процес осідання карбонатів, що спостерігається при різному підлужуванні ґрунтового розчину, або навпаки, розчин кальцієвих солей ґрунту у випадку підкислення розчину зрошувальною водою. Осідання кальцію призводить до збільшення в розчині відсоткового вмісту натрію і збільшенню величини SAR. Ця тенденція пов'язана зі складом зрошувальної води і враховується при розрахунку "уточненого SAR*". Згідно розрахунків величина рНс нижче 8,4, що вказує на тенденцію випадання карбонату кальцію в осад і тим самим - збільшення небезпеки осолонцювання. Ці результати підтверджуються розрахунками "уточненого SAR*", який в 2012 році складав 13,20. В 2013 році показник знизився до 10,65 або на 19,3 % порівняно з 2012 роком, а в 2014 році знову зріс до 11,03. Відповідно до нормативів "уточнений SAR*">6, тому вода мало придатна до зрошення і викликає процеси підлужування та осолонцювання. Поливна вода Інгулецької зрошувальної системи належить за агрономічними показниками до II класу (обмежено придатна), а за екологічними показниками - до І класу, і повинна використовуватися за умови обов'язкового застосування комплексу заходів попередження деградації ґрунтів. Але проведений порівняльний аналіз з 2012 по 2014 pp. за окремими показниками якості води Інгулецької зрошувальної системи свідчить про її стабільне покращення впродовж вегетаційного періоду нуту. Для зменшення негативної дії поливної води Інгулецької зрошувальної системи необхідно використовувати адаптивно-ландшафтні, екологічно безпечні (компенсаційні) системи землеробства, максимально враховувати особливості природних ландшафтів, екологомеліоративний стан зрошувальних земель, спрямованість ґрунтових процесів і режимів; диференційоване використання системи добрив; меліорацію зрошувальних земель і поливних вод; планування режимів і способів зрошення сільськогосподарських культур по компенсаційним і адаптивним принципами; вдосконалення системи еколого-меліоративного моніторингу зрошувальних земель тощо. Зрошення - потужний чинник дії на ґрунт і виведення його з системної (квазістаціонарної) рівноваги з метою її подальшої стабілізації на новому, вищому рівні, що обумовлює системну нестійкість і знижену здібність до саморегуляції ґрунтів, а також обов'язкове наукове обґрунтування прогнозів подальшої еволюції ґрунтів. Збільшення запасів вологи в ґрунті за допомогою зрошення суттєво впливає на водний і сольовий режими ґрунту, визначає спрямованість і зміну їх біологічного ритму, впливає на трансформацію головних складових частин ґрунтів - органічної і мінеральної, на процеси 2 UA 111512 U 5 10 перетворення і пересування продуктів вивітрювання і ґрунтоутворення. Швидкість цих процесів залежить від якості зрошувальної води, буферності ґрунту, технології вирощування сільськогосподарських культур, тощо. Дослідження з впливу технології вирощування нуту за різних умов зволоження на показники меліоративного стану темно-каштанових ґрунтів в зоні дії Інгулецької зрошувальної системи було проведено вперше. Проведені дослідження впливу способів обробітку ґрунту та умов зволоження на вміст солей свідчать, що, в середньому, в шарі 0-50 см на час сходів культури складав 0,145-0,146 % на варіантах без зрошення (табл. 1). На ділянках зрошення вміст солей був значно вищим і складав 0,268-0,298 %, тобто в 1,95 рази вищим. Це було обумовлено щорічними находженнями значної кількості солей із зрошувальною водою. Таблиця 1 Вміст водорозчинних солей, тип та ступінь засолення ґрунту дослідних ділянок на час сходів та збирання культури в шарі 0-50 см Основний обробіток ґрунту На час сходів Полицевий на глибину 20-22 см Полицевий на глибину 28-30 см На час збирання Полицевий на глибину 20-22 см Полицевий на глибину 28-30 см Середнє за 2012-2014 pp. Вміст водорозчинних солей, Умови % зволоження всього в т.ч. токсичних Тип засолення Ступінь засолення Без зрошення Зрошення Без зрошення Зрошення 0,146 0,298 0,145 0,268 0,131 0,198 0,132 0,210 С-KН С-KM С-KН С-KM Н Сл H Сл Без зрошення Зрошення Без зрошення Зрошення 0,141 0,260 0,140 0,229 0,126 0,186 0,126 0,175 С-KН С-KН С-KН С-KН H Сл H Сл Примітки: * - тип засолення (С - сульфатний; KН - кальцієво-натрієвий; KM кальцієво-магнієвий); ** - ступінь засолення (Н - незасолені; Сл - слабозасолені). 15 20 25 Із загальної кількості солей токсичні солі складали в умовах природного зволоження 0,1310,132 % або 89,7-91,0 % від загальної кількості. При зрошенні кількість токсичних солей складала за полицевого обробітку ґрунту на 20-22 см - 0,198, а на 28-30-0,210 %, або 66,4 та 78,4 % від загальної кількості солей, відповідно. Тип засолення під час сходів культури на незрошуваних варіантах був сульфатно-кальцієвонатрієвий в активному шарі ґрунту за обох способів основного обробітку. На ділянках зрошення та полицевого обробітку в шарі 0-50 см хімізм засолення був зовсім іншим - сульфатнокальцієво-магнієвий. Згідно проаналізованих даних ступінь засолення незрошуваних ґрунтів характеризувався як незасолений, а при зрошенні шар ґрунту 0-50 см - слабозасолений. На кінець вегетації нуту розподіл солей за горизонтами ґрунту суттєво змінився, як під дією зовнішніх факторів, так і рослин досліджуваної культури (табл. 1-4). 3 UA 111512 U Таблиця 2 Аніонний склад водної витяжки на 100 г ґрунту в шарі 0-50 см Основний обробіток ґрунту На час сходів Полицевийна глибину 20-22 см Полицевий на глибину 28-30 см На час збирання Полицевий на глибину 20-22 см Полицевий на глибину 28-30 см Умови зволоження Середнє за 2012-2014 pp. 2СО3 НСО3 мг-екв % мг-екв % Сl мг-екв 2 SO4 мг-екв % % Без зрошення Зрошення Без зрошення Зрошення 0,40 1,14 0,52 1,36 0,024 0,070 0,032 0,083 0,22 0,52 0,17 0,30 0,008 0,018 0,006 0,011 1,41 2,81 1,30 2,50 0,068 0,135 0,062 0,120 Без зрошення Зрошення Без зрошення Зрошення 0,47 0,86 0,51 0,56 0,028 0,052 0,031 0,034 0,15 0,25 0,20 0,039 0,005 0,009 0,007 0,014 1,33 2,56 1,19 2,37 0,064 0,123 0,057 0,114 Таблиця 3 Катіонний склад водної витяжки на 100 г ґрунту в шарі 0-50 см Основний обробіток ґрунту На час сходів Полицевий на глибину 20-22 см Полицевий на глибину 28-30 см На час збирання Полицевий на глибину 20-22 см Полицевий на глибину 28-30 см 5 10 Середнє за 2012-2014 pp. 2+ 2+ Са Mg Умови зволоження мг-екв % мг-екв % + Na мг-екв % Без зрошення Зрошення Без зрошення Зрошення 0,18 1,26 0,16 0,72 0,004 0,025 0,003 0,014 0,05 2,20 0,08 3,38 0,001 0,027 0,001 0,041 1,80 1,01 1,76 0,05 0,041 0,023 0,040 0,001 Без зрошення Зрошення Без зрошення Зрошення 0,19 0,92 0,17 0,69 0,004 0,018 0,003 0,014 0,10 0,54 0,11 0,36 0,001 0,007 0,001 0,004 1,65 2,21 1,64 2,26 0,038 0,051 0,038 0,052 Найбільш важливими є показники меліоративного стану ґрунтів після вирощування культури. Динаміка змін при вирощуванні нуту за усіма досліджуваними факторами була позитивна і свідчить про високу ефективність застосованих технологічних прийомів вирощування культури. На варіантах природного зволоження та полицевого обробітку на глибину 20-22 см вміст водорозчинних солей зменшився на 0,005 % і складав 0,141 %. Така ж сама динаміка простежувалася за вмістом токсичних солей, зменшення складало 0,004 %. Таким чином в шарі ґрунту 0-50 смвинос солей складав 0,295 т/га. Тип та ступінь засолення майже не змінився. За оранки на 28-30 см загальний винос солей складав 0,005 %, або 0,312 т/га. Тобто поглиблення орного шару на 8 см спричинило збільшення виносу солей на 0,017 т/га. 4 UA 111512 U Таблиця 4 Склад солей в шарі 0-50 см, мг/100 г сухого ґрунту Середнє за 2012-2014 pp. Основний Умови обробіток Na2CO3 Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 NaHCO3 зволоження ґрунту На час сходів Полицевий Без 0,015 0,004 0,014 на глибину зрошення 20-22 см Зрошення 0,092 Полицевий Без 0,013 0,006 0,024 на глибину зрошення 28-30 см Зрошення 0,058 0,047 На час збирання Полицевий Без 0,015 0,007 0,015 на глибину зрошення 20-22 см Зрошення 0,070 Полицевий Без 0,014 0,008 0,022 на глибину зрошення 28-30 см Зрошення 0,045 5 10 15 20 25 CaSO4 Na2SO4 MgSO4 NaCl MgCl2 0,100 0,013 0,008 0,072 0,101 0,025 0,092 0,010 0,004 0,147 0,012 0,094 0,009 0,004 0,157 0,084 0,012 0,009 0,159 0,016 0,017 0,000 0,012 На варіантах зрошення динаміка вмісту та процесів утворення й розчинення солей дуже складна. Застосування полицевого обробітку ґрунту на глибину 20-22 см зменшило кількість водорозчинних солей на кінець вегетації нуту до 0,260 %, це складало 87,2 % від початкового вмісту солей. Винесення за цих умов водорозчинних солей складало 2,516 т/га з шару ґрунту 050 см. Сума токсичних солей також значно зменшилася до 0,186 %. Тип засолення за обробітку на глибину 20-22 см змінився тільки за катіонним складом і став сульфатно-кальцієво-натрієвий, а ступінь засолення не змінився слабозасолений. За штучного зволоження на варіантах оранки на глибину 28-30 см на час збирання культури вміст водорозчинних солей складав 0,229 %, або став меншим на 0,039 %. Значно також змінився вміст токсичних солей з 0,210 до 0,175 %. Загальний винос солей з шару 0-50 см ґрунту складав 2,553 т/га, тип засолення змінився тільки за катіонним складом і став сульфатно-кальцієво-натрієвий, а ступінь засолення не змінився слабозасолений. Висновок. Нут є перспективною фітомеліоруючою культурою для підвищення продуктивності засолених зрошувальних ґрунтів південного регіону. Вирощування нуту за умови природного зволоження дозволяє зменшити вміст солей в 0-50 см шарі ґрунту за період вегетації культури і полицевого обробітку ґрунту на глибину 20-22 см - 0,295 т/га, а на глибину 28-30 см - 0,312 т/га. Найбільше винесення солей відбулося за умови зрошення та оранки на глибину 28-30 см 2,553 т/га, а 20-22 см - 2,516 т/га. Джерела інформації: 1. Рис в Україні: [колективна монографія] / за ред. д.т.н., професора, членкор. В.А. Сташука, д.т.н., професора A.M. Рокочинського, д.е.н., професора Л.М. Грановської. Авторський колектив: Ушкаренко В.О., Морозов В.В., Морозов О.В., Полухов А.Я., Нестеренко В.П., Безніцька Н.В. та ін. - Херсон: Грінь Д.С., 2014.-976с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб зниження вмісту солей в ґрунті, який включає основний та передпосівний обробіток ґрунту, посів, догляд за посівами та збирання врожаю, який відрізняється тим, що вирощують нут за різних умов зволоження при полицевому обробітку ґрунту. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5