Файл: Количественные методы в мелиорации засоленных почв..pdf

ода не достигает опасной для хлопчатника величины. Как отмечает Д. М. Кац (1963), накопление хлоридов, очевидно, будет соответствовать динамике их баланса, определенной, с одной стороны, испарением грунтовых вод, с другой — вы­ мыванием солей вегетационными водами.

Б. В. Федоров (1953) для орошаемых земель Узбекистана указывает, что по имеющимся исследовательским данным для современного агротехнического уровня обработки паш­ ни критическая глубина залегания грунтовых вод лежит в следующих пределах в зависимости от природных условий:

а) в сазовых равнинах — 1,0—1,2 ж на конусах выносов и около 1,5 ж на нижних террасах;

б) в сазово-солончаковых равнинах — около 2 ж на ко­ нусах выносов и около 2,5 ж на нижних террасах;

в) в солончаковых равнинах — около 1 ж на песчаных почвах, около 2 ж на супесчаных и тяжелоглинистых поч­ вах и около 3 ж на пылевато-суглинистых однородных почвах.

Б. В. Федоров не указывает, какие природные условия создают различия в критической глубине. Он называет «критической» такую глубину, при которой на данном уров­

личина изменчивая. Она в конкретных условиях колеблется в довольно широких пределах. Поэтому для определения «критической» глубины надо принимать во внимание все водно-физические, физико-химические, биологические осо­ бенности, а также и механический состав почвогрунтов.

П. А. Керзум (1957) провел анализ по рассматриваемо­ му вопросу на основе экспериментальных работ, проведен­ ных в Вахшской долине рядом исследователей. Он показал, что в определении критической глубины Б. Б. Полыновым есть слабая сторона, которая заключается в том, что Б. Б. Полыновым испарение грунтовых вод рассматривает­ ся как фактор уменьшения критической глубины. В то же время известно, что основные площади засоленных почв приурочены к областям с большими величинами испарения. Такое противоречие Б. Б. Полынов объясняет тем, что в сухих областях грунтовые воды более минерализованы и при условии достижения критического уровня будут засо­ лять почвы более сильно и энергично, нежели это делают грунтовые воды при тех же условиях в областях с более влажным климатом. Из этого замечания следует, что ин­ тенсивность засоления почвы (или количество солей, накап­ ливающихся в почве за определенный промежуток време-

64

ни) при критической глубине уровня грунтовых вод нахо­ дится в зависимости от минерализации последних. При уменьшении минерализации грунтовых вод интенсивность засоления почв также будет уменьшаться. Можно предста­ вить, что при каком-то минимальном значении ее засоление почв не достигнет величин токсичных для культурных ра­ стений, т. е. почва останется практически незасоленной. Следовательно, глубина залегания уровня грунтовых вод при этом уже не будет являться критической, хотя осталь­ ные факторы, определяющие ее по уравнению Б. Б. Полынова, остались теми же. Как видно, критическая глубина залегания уровня грунтовых вод зависит также от их мине­ рализации, а не только от свойств почвы (грунта) и клима­ та. Таким образом, уравнение критической глубины залега­ ния уровня грунтовых вод, данное Б. Б. Полыновым, не отражает количественную сторону процесса засоления почв.

В. А. Ковда (1947) определил критическую глубину за­ легания уровня грунтовых вод как функцию среднегодовой температуры по уравнению

J= 170 + 8i+ 15,

где J — критическая глубина (см ); t — среднегодовая тем­ пература воздуха (°С). Формула В. А. Ковды отражает при­ родную зональность, но не учитывает конкретных физиче­ ских свойств почв. Поэтому величины критической глуби­ ны, вычисленные по этой формуле, и величины, которые определены экспериментально, могут не совпадать для не­ которых районов орошения.

б. К рит ическая м и н ерал и зац и я грунтовых вод.

Это понятие было предложено О. А. Грабовской (1954). Критической считается та степень минерализации грунто­ вых вод при данной их глубине, выше которой к концу вегетационного периода происходит начальная стадия засо­ ления почв.

Понятие «критическая минерализация», употребляемое в последнее время в литературе, отражает величину мине­ рализации, при которой происходит образование сильноза­ соленной почвы. Эта величина неодинакова при разных ти­ пах соленакопления, что объясняется различной токсич­ ностью солей для растений. По данным Н. И. Базилевич (1952), для Барабинской низменности, критическая минера­

(1954) приводят различные величины «критической мине­ рализации», например для Азербайджана — 5—6 г/л, для Туркмении и Кара-Калпакии — 3 г/л. Для Южного За­ волжья, по данным А. П. Бирюковой (1962), критическая минерализация колеблется от 3 до 4,6 г/л. В условиях Мильской равнины при содовом типе засоления критическая ми­ нерализация состаляет около 1 г/л, при сульфатно-хлорид- ном или хлоридном типе засоления — 5—6 г/л, а при хло- ридно-сульфатном или сульфатном — около 9—10 г/л.

В. М. Легостаев (1951) вывел формулу нарастания мине­ рализации грунтовых вод по пути их движения. Этой фор­ мулой учитывается повышение концентрации солей в грун­ товой воде только в результате испарения и транспирации растениями. Связи же формирования минерализации грун­ товых вод с засолением почв она не дает.

в. Критический со л ево й реж им почв.

На процесс засоления влияет много факторов и выделе­ ние одного из них, который является критическим в опре­ делении направленности перехода от засоления к рассоле­ нию, не совсем верно. В связи с этим исследователями было предложено рассматривать «критический солевой режим», при котором начинается накопление солей выше порога токсичности. Эта мысль высказана в работах Б. И. Философова (1948), Н. А. Беседнова (1958) и особенно П. А. Кер-

зума (1957).

Н. Г. Минашина (1970) развивает эти идеи на основе расчета баланса солей для определенного слоя почв, уточ­ няет понятие критической минерализации грунтовых вод

ошибкам. Во-первых, при описании изменения концентра­ ции почвенного раствора и грунтовых вод не учитывается механизм диффузии солей. Во-вторых, предположение о том, что все соли при поливах остаются в почве является очень грубым допущением. Вообще любые попытки показать количественные закономерности процесса без учета меха­ низма его протекания ведут к метафизичной оценке явле­ ния. Однако принципиальная постановка задачи о «крити­ ческом солевом режиме» верна и требует тщательного рас­ смотрения. Физико-математическое описание процесса засо­ ления почв позволяет дать более четкие определения крити­ ческих констант и определить их количественные взаимо­ связи.

66

§ 3. Физико-математическое обоснование критических мелиоративных констант

В мелиоративной практике встречаются два основных типа солевого режима: 1) в ландшафте формируется такое взаимодействие гидрологических, климатических, почвен­ ных факторов, которое не приводит к накоплению солей в почве выше порога токсичности; 2) действие природных факторов отражается на почву таким образом, что в ней происходит процесс прогрессирующего соленакопления. Соли аккумулируются в пределах, превышающих порог токсичности. Диффузия солей вниз, атмосферные осадки и поливы не в состоянии вывести соли из почвенных горизон­ тов в грунтовые воды. Переход от первого режима ко второ­ му и будет означать «критический солевой режим почв» в том понимании, которое трактовалось в предыдущем па­ раграфе.

Таблица В

Результаты численных значений отношения входной минерализации грунтовых вод

кконцентрации солей в почвенном растворе, полученных но точной и приближенной

Используя математические модели солепереноса, приве­ денные выше, можно приближенно оценить при каких зна­ чениях факторов и их сочетаний будет наблюдаться «крити­

67

Для удобства дальнейших вычислений в исходной формуле (1.4.16) множитель (1+ erf|)exp|2 заменен на функцию ео.704q-+o,oo5i _ Указанная аппроксимация сделана на основе

таблицы 5.

Формула П.3.1 охватывает практически всю область из­ менений концентраций, в которой приходится работать ме­

почвенного раствора, при которой начинается угнетение растений, для различных культур различна. Приблизи­ тельно она изменяется в пределах от 10 до 30 г/л и зависит от типа химизма засоления. Следовательно, для каждой конкретной культуры в зависимости от ее солеустойчивости необходимо проектировать водно-солевой ре­ жим так, чтобы максимальная: концентрация почвенного раствора не превышала критическую. Математически ука-

68: