Методы гранулометрического и микроагрегатного анализа почв (стр. 8 )

Для оценки качества воды вначале определяют ее минерализа­цию, величину которой умножают на 0,23 и получают критическое число. Одновременно в воде определяют Са++, Mg++, Na+ и рассчитывают фактическое отношение между суммой Са++ + Mg++, деленной на Na+. Если критическое число (т. е. С × 0,23) меньше частного от деления Са++ + Mg++ на Na+, то вода непригодна для орошения и ее надо улучшать разбавлением пресной водой, либо внесением гипса.

Полив минерализованной водой приводит к осолонцеванию почвы  при поглощении из поливной воды, как считают и др. (1989), катионов натрия и магния. По опасности осолонцевания и засоления они подразделяют воду на четыре класса (на основании дешифровки номограммы):

I класс - воды, пригодные для орошения всех культур, не ухудшают физических свойств почвы, не снижают урожайность сельскохозяйственных культур при величинах суммарного содержа­ния катионов до 25 мг-экв/л и при содержании Na+ при этом до 40-65% от суммы катионов. Однако при содержании суммы катионов более 25 мг-экв/л при том же содержании натрия существует опасность засоления почв.

II класс - ограниченно пригодные для орошения. Вода слабо осолонцовывает почву, а при длительном ее применении содержание поглощенного Na+ может доходить до 10% от емкости катионного обмена почвы. Урожай снижается на 5-20%. Это становит­ся возможным при высоком содержании в воде Na+ -  >65% от суммы катионов. Существует опасность засоления при сумме катионов до 50 мг-экв/л.

III класс - условно пригодные для орошения воды. Они вызывают осолонцевание почвы. Урожай снижается на 25-50% по срав­нению с пресной водой. Обязательно применение химических ме­лиорантов. Это происходит, когда в воде преобладают катионы Nа++, К+, Mg++, а их содержание выше 10 мг-экв/л. Сохраняется средняя опасность засоления почв.

IV класс - воды не пригодные для орошения. Вызывают засо­ление и осолонцевание почв. Происходит при содержании катионов более 50 мг-экв/л, а их состав состоит из Nа+, К+, Mg++.

Представляет практический интерес опыт расчета опасности засоления и осолонцевания почв в США (цит. по Владыченскому, 1972) в зависимости от минерализации вод и значений натрий-адсорбционного отношения (SAR).

Натрий-адсорбционное отношение (SAR) вычисляют по формуле

.

Концентрация катионов выражается в мг-экв на литр. Если величина SAR меньше 10 - вода хорошего качества, 10-18 – среднего, 18-25 – неудовлетворительного, 25 и более - весьма неудовлетварительного.

Осолонцевание и засоление почв обусловлено соотношением общей минерализации поливных вод и величиной SAR (табл. 3).

Таблица 3. Опасность  засоления  и осолонцевания почв оросительными водами

(по Ричардсу, 1953, цит.  по Зайдельману, 1987)

Общая минерализация воды, г/л	Опасность засоления почвы	Опасность осолонцевания по значению SAR
низкая	средняя	высокая	очень высокая
< 1	Низкая	8-10	15-18	22-26	>26
1-2	Средняя	6-8	12-15	18-22	>22
2-3	Высокая	4-6	9-12	14-18	>18
>3	Очень высокая	2-4	6-9	11-14	>14

Как следует из данных таблицы, даже при низкой минерализа­ции воды (<1 г/л), не вызывающей засоления, возникает опас­ность осолонцевания почв при величинах SAR выше 15. С повыше­нием степени минерализации воды увеличивается опасность засоления почв, а осолонцевание при этом происходит при все более низких величинах SAP.

Активная реакция воды определяется концентрацией водород­ных ионов, которую выражают через рН. Этот показатель имеет большое значение. Если рН – 7, то вода имеет нейтральную реакцию, при меньшем значении - кислую, при большем - щелочную.

В большинстве природных вод концентрация водородных ионов обусловлена лишь отношением концентраций свободной двуокиси углерода и бикарбонат-ионов. В этих случаях рН колеблется от 4,6 до 8,3. На величину рН может оказать влияние повышенное содержание гуминовых веществ, слабых органических кислот, вместе с СО2 они создают реакцию до 4,5.

Щелочность в природных водах зависит практически только от гидрокарбонатов щелочных металлов. Природные воды имеют, в основном, слабощелочную реакцию.

Величину рН определяют колориметрическим или электрометри­ческим методами.

Жесткость воды  зависит от содержания в ней солей кальция и магния. Различают жесткость общую в свежей сырой воде; времен­ную, устраняемую кипячением в течение 1 часа, и постоянную, определяемую как разность между общей жесткостью и временной, т. е. устранимой кипячением в течение 1 часа.

Временная жесткость вызывается солями, выпадающими в осадок при нагревании, в основном бикарбонатами кальция и магния, поэто­му ее еще называют карбонатной жесткостью.

Постоянная жесткость образуется за счет солей кальция и маг­ния, связанных с анионами сильных кислот (С1-, SO4--,  NО3- и др.) - это, так называемая, некарбонатная жесткость. Соли, вызы­вающие постоянную жесткость, не выпадают в осадок при нагревании.

Общую жесткость определяют в питьевых, подземных и поверх­ностных водах, а в некоторых случаях и в сточных водах. Жесткость воды выражают в миллиграммах – эквивалентах на 1 л воды. Один мг-экв/л соответствует содержанию в одном литре воды 20,04- мг ионов Са++ или 12,16 мг ионов Мg++.

По степени жесткости воду подразделяют на мягкую с жест­костью до 3 мг-экв/л; средней жесткости от 3 до 6 мг-экв/л; жесткую - от 6 до 10 мг/экв/л и очень жесткую - более 10 (15) мг-экв/л. Общая жесткость питьевой воды по ГОСТ 2874-73 не должна превышать 10  мг-экв/л. 

Работа 12

Определение доз извести для известкования кислых почв

Повышенная кислотность (рН<7) почв наиболее распространена в тундровой, таежно-лесной и лесостепной зонах. Кислотность почв обусловлена наличием в почвенном поглощающем комплексе (ППК) обменных катионов - водорода, железа, алюминия и марганца.

Повышенная кислотность почвенного раствора неблагоприятна для растений и микроорганизмов, существенно ухудшает химические, физико-химические, физические и технологические свойства почв. В кислой среде повышается подвижность и, соответственно, доступность растениям тяжелых элементов и радионуклидов, что резко снижает продуктивность культур и качество растениеводческой продукции.

Причин повышения кислотности пахотных почв несколько:

- естественные потери кальция за счет вымывания (выщелачивания) карбонатов из корнеобитаемого слоя осадками с низкой величиной рН (кислотные дожди) и в результате поверхностного стока талых и ливневых вод;

- потери кальция, обусловленные внесением кислых минеральных удобрений;

- вынос кальция сельскохозяйственными культурами и его отчуждение с товарной частью урожая.

Степень нуждаемости черноземных почв в известковании может быть определена по следующим показателям их физико-химического состояния: рНkcl <5,5, гидролитическая кислотность >3 мг-экв./100 г почвы и степень насыщенности основаниями <93%.

Для большинства сельскохозяйственных культур оптимум величины рН находится в довольно узком диапазоне, в пределах 5,3–7,0, т. е. в области слабокислой или нейтральной среды (за исключением картофеля, овса, ржи, гречихи рН 4,5-6,4).

Таблица 1. Оптимальные значения рН для сельскохозяйственных культур

Культура	рН
Ячмень, сахарная свекла, кукуруза, клевер красный, люцерна	6,5 – 7,0
Пшеница	6,4 – 6,5
Картофель, овес, рожь	5,3 – 6,4
Люпин	4,5 – 5,2

Культуры, имеющие узкий диапазон оптимума величины рН, наиболее отзывчивы на известкование.

Задание 1. По заданию преподавателя определить отзывчивость культуры на известкование.

Ответ обосновать, пользуясь таблицей 1.

Потери кальция пахотными почвами

С атмосферными осадками и поверхностным стоком воды за год выщелачиваются из почвы до 40 кг/га СаО. С 1 тонной урожая сельскохозяйственных культур выносится 15 кг СаО (зерновые), 15-18 кг (травы и корнеплоды).

Потери СаО при внесении минеральных и органических удобрений показаны в таблице 2.

Таблица 2. Расход СаО (кг) на нейтрализацию 100 кг удобрения

Вид удобрения	Необходимо внести СаО на 1 га
Нитратный азот (в зависимости от вида удобрения)	50-300
Сульфата аммония	300
Известково-аммиачной селитры	80
Бесподстилочного навоза	200

Задание 2. По заданию преподавателя определить количество СаО, необходимое для нейтрализации вносимых удобрений. Решение обосновать, пользуясь данными таблицы 2.

Доза кальциевого мелиоранта для нейтрализации кислотности рассчитывается по формулам:

1) Д (т/га) = 1,5 Нг,

где Нг - гидролитическая кислотность, мг-экв./100 г почвы.

2) Д (т/га) = 0,05 Нг · h · d,

где 0,05 - миллиграмм-эквивалент СаСО3;

Нг - гидролитическая кислотность, мг-экв./100 г почвы.

h - мощность мелиорируемого слоя, см;

d - плотность мелиорируемого слоя, г/см3.

Задание 3. По заданию преподавателя рассчитать дозу известкового мелиоранта для известкования почвы.

Работа 13

Определение доз гипса и других мелиорантов

для солонцовых почв и их комплексов

Доза мелиоранта для многонатриевых (типичных) солонцов, доза гипса рассчитывается по формуле

Дг = 0,086 · (Nа – 0,05Е) ·h ·dv,

где 0,086 – мг-экв. CaSO4 · 2Н2О;

Nа - содержание обменного натрия, мг-экв./100 г почвы;

0,05 - допустимое содержание натрия в ППК (5% от Е);

Е - емкость поглощения мг-экв./100 г почвы;

h - мощность мелиорируемого слоя, см;

dv - плотность мелиорируемого слоя, г/см3.

Задание. Произвести расчеты доз гипса для различных мелиорантов, почв и на различную глубину мелиорируемого слоя.