7. Екологічні проблеми і природоохоронні заходи при зрошенні

Поряд із позитивним впливом зрошення на продуктивність рослин, за певних недостатньо контрольованих умов воно пов'язане з погіршенням екологічного становища.

Збереження природно утвореної сприятливої для землеробства рівноваги в природному середовищі потребує постійної уваги і зусиль – застосування захисних заходів, які усувають забруднення середовища і порушення природних процесів.

Виникають важливі напрями сучасного землеробства – екологізація і біологізація. Завдання їх полягає в утворенні сприятливих умов ґрунтового, водного й повітряного середовища, при яких найбільш повно реалізується генетичний потенціал продуктивності культур і забезпечується одержання біологічно чистої продукції (див. Системи землеробства і сівозміни на зрошуваних землях).

Особливого значення екологізація і біологізація набувають в умовах зрошення в зв'язку з необхідністю запобігти і усунути ряд негативних процесів, що викликаються зрошенням.

Небезпека погіршення навколишнього середовища пов'язана з недосконалістю раніше побудованих зрошувальних систем, спостереженням водозберігаючих режимів зрошення, вимог науково обґрунтованої технології вирощування культур, викликається іншими причинами, які мають місцевий характер. Більшу частину їх можна усувати. Серед негативних процесів особливої уваги заслуговують як найбільш небезпечні – засолені ґрунти, їх заболочування, втрати гумусу і погіршення фізичних властивостей ґрунту, забруднення скидними водами рік, озер і морів.

Засолення ґрунту, його шкідливість, причини і засоби боротьби з ним. Близько 40% загального фонду іригаційне підготовлених земель України в тій чи іншій мірі засолені. За певних умов зрошення може погіршувати їх стан і сприяти вторинному засоленню нових площ.

Засолений ґрунт містить підвищену кількість розчинних солей, що збільшують його водоутримну здатність При зниженій вологості водоутримна здатність дуже засоленого ґрунту майже в 4 рази більша, ніж слабозасоленого.

Солі підвищують осмотичний тиск ґрунтового розчину, що послаблює надходження води в рослину, виникає явище фізіологічної посухи. Серед розчинних солей є шкідливі для рослин – сода, хлориди, сульфати; навіть порівняно невелика кількість їх (0,2‑0,5% маси сухого ґрунту) може виявитися згубною для них. Токсичні також іони , , , . їх токсичність проявляється при різній кількості залежно від ботанічного виду рослини і ґрунтово-кліматичних умов. Повна відсутність цих елементів несприятлива для рослин, але їх кількість не повинна перевищувати поріг шкідливості.

На засоленому ґрунті рослини пригнічені, затримуються в рості й розвитку, частина їх гине (випадає), урожайність різко знижується.

Показники й ступінь засолення змінюються при різких його типах (табл. 27). При засоленні ґрунту содового самого небезпечного типу незасоленим вважається ґрунт із щільним залишком % до маси сухого ґрунту 0,1, з вмістом хлору (Cl) 0,01, – 0,02, – 0,06.

Наведені в таблиці 27 показники можуть змінюватися під впливом ґрунтових і кліматичних умов. За даними М.Ф. Буданова (1980), культурні рослини дають порівняно хороший урожай при загальному вмісті всіх солей у кореневмісному шарі 0,1 – 0,25% маси ґрунту, при 0,25‑0,5% знижується урожай і погіршується його якість, при вмісті їх понад 0,5% рослини дуже пригнічені й не розвиваються.

27. Ступінь засолення ґрунту залежно від суми токсичних солей
і хімізму засолення (Базилевич Н.І., Пайкова О.І., 1968)

Примітка. Сильно і дуже сильно засолені ґрунти в графі 5 наведені

тільки для випадків сульфатного засолення.

Н.І. Базилевич та О.І. Пайкова (1968) запропонували виражати ступінь токсичності іонів у еквівалентах хлору: Це дає змогу виразити «сумарний ефект» токсичних іонів при різному їх вмісті у ґрунті.

Вміст солей у ґрунті динамічний Відмічається сезонна міграція їх у кореневмісному шарі. Кількість солей зменшується в холодну пору і збільшується в літні місяці, коли посилюється їх винесення потоком води, яка піднімається до випаровуючої поверхні.

Родючість ґрунту знижується також внаслідок збільшення кількості поглинутого натрію і солонцюватості. Солонцюваті ґрунти відзначаються водопроникністю, вузьким інтервалом вологості, відповідною орною (фізичною) спілістю, сильною запливністю, безструктурністю. На солонцюватих ґрунтах важко одержати дружні сходи, під час розвитку рослини часто відчувають нестачу води і живлення, продуктивність їх невисока.

Солестійкість сільськогосподарських культур. Б. Лархер (1978) розглядає солестійкість як властивість цитоплазми. Чутливі до солей протопласти гинуть у розчинах, які містять 1‑1,5% NaC1, а солестійкі виносять до 6% і більше.

Розкриваючи природу солестійкості, особливості біохімії рослин в умовах засолення і перспективи селекції сільськогосподарських культур на солестійкість, Б.П. Строганов (1969) показав, що осмотична дія солей виражається в зневодненні цитоплазми клітин, а токсична ‑ в порушенні обміну речовин, насамперед азотних сполук. При цьому пригнічується синтез білків або посилюється їх розпад, внаслідок чого нагромаджується аміак, підвищується вміст деяких амінокислот, діамінів, сульфоксидів та ін. Це призводить до отруєння клітин.

Б. Лархер (1978) відзначає, що рослини-галофіти точно компенсують концентрацію ґрунтового розчину завдяки нагромадженню солей у клітинному соці. У цих рослин вміст солей у тканинах регулюється виділенням їх і посиленим нагромадженням води (сукулентність). Солі виділяються за допомогою епідермальних утворень – сольових залоз і волосків. Деякі рослини захищають себе від надлишку солей шляхом ультрафільтрації розчину через плазмалему клітин кореневої паренхіми. Солі також видаляються шляхом скидання старих листків з високим вмістом шкідливих сполук.

Пристосування культур до умов засолення ґрунту різноманітне. До найбільш солестійких належать цукрові й кормові буряки, соняшник, ріпак, озимий ячмінь, кавуни; середньостійких – овес, пшениця, ярий ячмінь, люцерна другого року життя, суданська трава; низько стійких – багато овочевих культур, картопля, горох, конюшина, зерняткові плодові, персик, абрикос. Проте будь-яка класифікація культур за солестійкістю умовна і її треба уточнювати в конкретних умовах.

У більшості сільськогосподарських культур солестійкість змінюється під час розвитку. Найбільш слабка вона у період проростання і початкового росту. Це стосується, зокрема, люцерни.

Рис відзначається слабою солестійкістю в період з'явлення сходів, в міру розвитку стійкість його до солей підвищується, а після виходу в трубку знову дещо знижується.

За даними Г.А. Баера (1984), критичний ступінь засолення ґрунту, % з водної витяжки для слабовитривалих культур ‑ понад 0,15%, для середньосолевитривалих більше 0,30, для сильно-солевитривалих більше 0,40%.

Причини засолення ґрунту. Солі утворюються в процесі вивітрювання гірських порід і нагромаджуються в пониженнях місцевості, утворюючи соленосні шари ґрунту і підвищуючи мінералізацію підгрунтових вод. Хоч солі надходять також із зрошувальними водами, виникаюче при поливах засолення ґрунтів не можна в усіх випадках пов'язувати тільки із зрошенням. Солі, що нагромаджуються в ґрунтах зони зрошуваного землеробства, надходять головним чином з ґрунтових шарів та з підґрунтових вод, де вони в тій чи іншій мірі нагромаджуються незалежно від зрошення.

Одна з найважливіших причин засолення ‑ близькість до орного шару мінералізованих підґрунтових вод і винесення солей у верхні шари ґрунту висхідними капілярними потоками.

Вплив рівня мінералізованих підґрунтових вод на засолення шару 0‑50 см під цукровим буряком показаний у дослідженнях В.В. Колпакова (1988). Початковий вміст солей був 9 т/га. За рік їх вміст (за щільним залишком) виявився таким, т/га: при рівні підґрунтових вод 0,5 м – 36,7, 1 м‑12,9 і при 1,5 м – 7,6. Та сама закономірність відмічена також для і

Повторному засоленню сприяє випаровування ґрунтом і рослинами води, в якій розчинені мінеральні солі. Вони нагромаджуються в орному шарі і в рослинах. Після мінералізації останніх солі також відкладаються в ґрунті.

У результаті низької агротехніки і недосконалості зрошувальних систем, а також недостатньої вивченості геологічних та інших умов може бути викликане підвищення рівня підґрунтових вод, посилення їх капілярного підйому до поверхневих шарів ґрунту і винесення до них солей.

Засолення можливе і при глибокому заляганні підґрунтових вод, коли в ґрунті є ущільнені шари, які служать водоупором. Утворювана над цими шарами верховодка призводить до капілярного підйому води і винесення солей з соленосного горизонту до орного шару.

Отже, засоленню ґрунту сприяє надлишок і втрати води при зрошенні, сильна випаровуваність вологи ґрунтом, наявність солей у ґрунтовій і поливній воді, близькість соленосних шарів.

Ефективні засоби боротьби із засоленням і заболочуванням зрошувальних земель не можна розглядати без врахування конкретних природних і господарських умов.

На південному сході Херсонської області на невеликих ділянках зрошення спостерігається засолення внаслідок підвищеного вмісту солей у зрошувальній воді артезіанських свердловин. У ній переважає дуже шкідливий для рослин хлористий натрій. Боротьба із засоленням у цих умовах ускладнюється тим, що тут поширені важкі глинисті ґрунти й слабка природна дренованість території.

Засолення і заболочування не є результатом зрошення. У ряді випадків достатньо застосування нескладних агротехнічних і гідротехнічних заходів, щоб запобігти цим явищам.

Засоби, що запобігають засоленню ґрунту. У боротьбі із засоленням ґрунту треба застосовувати агрономічні та інженерні заходи. Залежно від природних і економічних умов значення їх може змінюватися.

Гідромеліоративні заходи докладно висвітлено в курсі сільськогосподарської меліорації. Проте агротехнічні прийоми є прямим продовженням гідромеліоративних і тісно пов'язані з ними, тому необхідно коротко розглянути деякі їх сторони.

У кожному випадку освоєнню нових зрошуваних земель повинно передувати вивчення глибини залягання і потужності соленосних шарів, складу солей, фільтраційної властивості окремих шарів ґрунту, водопідйомної властивості та інших водно-фізичних властивостей ґрунту. Вивчають насамперед рівень і мінералізацію підґрунтових вод, сольовий режим ґрунту. Для спостереження за динамікою рівня підґрунтових вод створюють оглядові колодязі.

Для даних умов ґрунту визначають критичну глибину залягання підґрунтових вод, вище якої не допускається їх піднімання, оскільки може відбутися засолення орного шару і всього шару ґрунту, де розміщується більша частина коріння рослин.

Наближено критичну глибину залягання підґрунтових вод для зрошуваного землеробства можна визначити як суму величин капілярної зони і періодично зволожуваного опадами і поливами кореневмісного шару. Важливо враховувати, що при близькому заляганні підґрунтових вод верхня частина капілярної зони може бути знята внутрішньоґрунтовим випаровуванням і десукцією (поглиненням води кореневою системою рослин). Бажано, щоб капілярна зона і поливні води не з'єднувалися.

Для піщаних ґрунтів прийнято вважати критичною глибину залягання підґрунтових вод 1 м від поверхні ґрунту, для суглинкових – 3 м і більше. Для більш точного визначення цього показника враховують не тільки водопідйомну властивість ґрунту, але й ступінь мінералізації підґрунтових вод, посушливість клімату, швидкість руху води і солей по капілярах, інтенсивність випаровування. Чим сильніше виражені ці показники, тим більша небезпечність засолення.

Необхідне зниження рівня підґрунтових вод для різних ґрунтів виражається орієнтовними даними, наведеними в таблиці 28.

28. Максимальна висота капілярного підйому підґрунтових вод і глибина їх залягання від поверхні ґрунту, при якій кореневмісний шар не буде засолюватися (Легостаєв В. М. 1966)

При необхідності підґрунтові води відводять, використовуючи дренажну мережу. Найкращі закриті дрени. Вони не заважають механізації польових робіт навіть при густому розміщенні.

Для усунення фільтрації води з каналів, яка сприяє підніманню рівня підґрунтових вод, застосовують спеціальне водонепроникне протифільтраційне облицювання, залізобетонні лотки та ін.

Перед пуском води внутрішньогосподарські канали очищають від бур'янів, що затримують потік води і збільшують фільтрацію, і зарівнюють ходи землериїв на схилах. У ряді господарств застосовують закриту внутрішньогосподарську мережу з трубопроводів, яка до мінімуму знижує втрати води.

Щоб зменшити просочування води за межі кореневмісного шару, необхідно виключити полив надмірними нормами, строго дотримуватися планів водокористування. Норми поливу повинні створювати запас води в ґрунті на міжполивний період. Це досягається зволоженням активного шару ґрунту на повну глибину.

Не можна допускати місцевого нагромадження води на поверхні ґрунту, що призводить до підйому рівня підґрунтових вод або з'явлення верховодки. Для проведення високоякісних поливів необхідні ретельне планування полів і застосування сучасних методів механізованого розподілу води на поверхні поля.

Для механізованого розподілу води все ширше застосовують полив за допомогою дощувальних агрегатів і установок, що регулюють її подачу.

При поливах фільтраційний стік на зрошуваному полі в степовому Криму становить 2%, на Краснознаменській зрошувальній системі ‑ 3% (Коваленко А.І., Михайлов Ю.О., 1986). Цих втрат можна уникнути, використовуючи закриту зрошувальну мережу і строго контролюючи поливний режим.

Полив дощувальними машинами з низькою і середньою інтенсивністю дощу (до 0,3 мм/хв) не створює загрозу для засолення. Необхідно ширше впроваджувати ще більш економічні способи поливу – аерозольний, внутрішньоґрунтовий, у спеціальних випадках крапельний та ін.

Зменшенню фільтрації води сприяють лісові насадження, які розміщені вздовж постійних каналів. Коріння їх поглинає значну частину води, яка просочується з каналів, а самі дерева зменшують силу вітру, підвищують вологість повітря і зменшують евапотранспірацію.

Засолення ґрунту пов'язане також із якістю зрошувальної води, оскільки вона може бути одним із джерел солей, які надходять у ґрунт.

О.М. Костяков дав таку оцінку зрошувальній воді за її загальною мінералізацією:

Чим менша проникність ґрунту і більше ґрунтове випаровування, тим нижча допустима границя солей у воді.

Нині діє ГОСТ на воду для зрошення на півдні України і ГОСТ 259‑83. Залежно від концентрації розчинних солей ступінь небезпечності засолення має такі градації:

Небезпечність засолення посилюється в міру збільшення частки Na від ємності катіонного обміну ґрунту.

За даними Л.Л. Шишова, І.І. Карманова, Б.А. Зимцова (1989) допустима концентрація (ГДК) поливної води не перевищує 0,5‑0,6 г/л при співвідношенні лужних і лужноземельних катіонів менше одиниці: Na : Са<1; Na : (Ca + Mg) <0,6.

Використання більш мінералізованої води (0,8‑1,5 г/л) можливе лише за умови, якщо до її складу входить іонів кальцію більше, ніж іонів натрію і магнію.

При вимушеному використанні для поливу слабомінералізованих вод з несприятливим іонним складом (Na:Ca>l) необхідні спеціальні заходи, які знижують негативну дію води: додавання до води сполук, що містять кальцій, застосування підвищених норм органічних добрив, систематичне внесення фосфогіпсу, внесення мінеральних добрив у вигляді кальцієвої селітри, карбаміду, нітрофосу, вирощування багаторічних трав, періодичний промивний режим.

Ефективність таких заходів можна показати на прикладі агрофірми «Зоря» Херсонської області. Землі господарства зрошуються водами Інгулецької зрошувальної системи, які характеризуються за ГОСТом 25900‑83 як обмежено придатні. В імовірному складі солей зрошувальних вод переважають NaCl, MgCl, Na₂SO₄ і періодично з'являється сода у кількості 0,24‑0,40 мг-екв/л. Тип засолення їх хлоридно-натрієвий. Полив такими водами викликає засолення і осолонцювання ґрунтів.

За тридцять років зрошення, завдяки дренажу, регулярному гіпсуванню, внесенню великої кількості гною, вирощуванню люцерни ґрунти в господарстві не засолюються, підтримується високий рівень їх родючості.

З метою більш точної оцінки якості зрошувальної води щодо її біологічної повноцінності і взаємодії з ґрунтом опрацьована класифікація для культур різної солестійкості і для ґрунтів різного механічного складу (табл. 29).

29. Класифікація зрошувальної води (Бездніна С. Я., 1989)

Примітка. Клас 1. Зрошувальна вода не впливає несприятливо на родючість ґрунтів, урожайність і якість продукції. Клас. 2. Вода не впливає несприятливо на якість продукції, поверхневі й підземні води. При недостатній дренованості можливе засолення ґрунтів і зниження врожайності до 5‑10%. Клас 3. Зниження врожайності рослин слабої і середньої солестійкості досягає 10‑25%. Клас 4. Зрошувальна вода несприятливо впливає на родючість ґрунтів, урожайність і якість продукції; зниження врожайності культур слабої і середньої солестійкості досягає 25‑50%. Застосування води 1 класу не обмежене, вод 2, З, 4; класів зумовлено обмеженнями, кількість яких зростає до 14 класу.

Обмеження – промивний режим при забезпеченій дренованості; регулювання рН зрошувальної води, збагачення її кальцієм; обмеження складу сільськогосподарських культур; вода 4 класу непридатна для зрошення без зміни її якісного складу – потрібна меліорація ґрунтів і води.

Поливну воду із джерел із постійним хімічним складом (артезіанських і шахтних колодязів, великих річок) достатньо один раз за сезон аналізувати, а воду з змінним хімічним складом – два рази: у травні визначають мінімальну, а в серпні – максимальну мінералізацію.

Аналізами потрібно визначити лужність (НСО₂^-), склад хлористих (Сl) і сірчанокислих сполук (SO₄^2-): кальцію, магнію, натрію, щільного (сухого) залишку. Солі CaSO₄, MgSO₄ найменш небезпечні. При їх вмісті 1 г/л і більше воду можна використовувати для поливу.

У зв'язку із нестачею для зрошення прісної води є спроби використовувати для цього морську. У світовій практиці нагромаджено значний досвід використання її для зрошення ряду культурних рослин.

Негативний вплив на сільськогосподарські культури морської води з мінералізацією 3‑5 г/л в якійсь мірі пом'якшується збалансованістю її іонів-антагоністів. Шкідлива дія одних іонів зменшується завдяки наявності і протидії інших.

До засобів, що зменшують негативний вплив морської води на сільськогосподарські культури і навколишнє середовище, належать: розбавлення її прісною водою, застосування на ґрунтах з високою водопроникністю, доброю природною дренованістю або при наявності дренажу; поливають тільки солестійкі культури.

У дослідах О.Я. Валінга (1971) відмічені позитивні результати при поливі морською водою столових буряків, люцерни, тимофіївки, вівсяниці лучної, тонконогу лучного, райграсу пасовищного.

Відносно сприятливе використання морської води для поливів озимих зернових культур. Цьому сприяє опріснення верхніх шарів ґрунту опадами пізньої осені, зими і весни. До проведення вегетаційних поливів рослини набувають підвищеної стійкості проти морської води.

Агротехнічні заходи боротьби із засоленням. Поряд із гідромеліоративними заходами по контролю за станом ґрунту і запобіганню засолення важливе значення мають агротехнічні заходи, які застосовують під час експлуатації зрошувальних систем. Вони спрямовані на поліпшення фізичних властивостей ґрунту, зменшення капілярного підняття вологи до поверхневих шарів, зниження ґрунтового випаровування вологи, поліпшення водно-повітряного режиму ґрунту за допомогою культурних рослин.

Для запобігання повторному засоленню впроваджують сівозміни з посівами люцерни чи її сумішок з багаторічними злаковими травами. Багаторічні трави, які розвивають могутню, що проникає вглиб ґрунту на 2‑3 м і більше, кореневу систему, поглинають величезну кількість вологи, сприяють зниженню рівня підґрунтових вод. Активне водоспоживання триває протягом теплого сезону, оскільки люцерна дає до 5‑6 укосів за рік. Винесення солей у поверхневі шари зменшується також внаслідок того, що густий рослинний покрив люцерни захищає ґрунт від випаровування.

Велике значення в боротьбі з повторним засоленням має поліпшення фізичного стану ґрунту і потенційної його родючості. За даними П. Бодрова (1965), за 2‑3-річний період виростання люцерни при хорошій агротехніці вміст гумусу в орному шарі може збільшитися на 0,4‑0,5% маси ґрунту.

Після розорювання люцерни зростає кількість водостійких агрегатів ґрунту. В структурному ґрунті зменшуються капілярний підйом води до поверхні та поверхневе випаровування. Капілярний зв'язок роз'єднується також коріннями цієї культури.

Внесення органічних і мінеральних добрив посилює окультурювальну дію багаторічних трав, а також однорічних культур на ґрунт, у тому числі на його структуру.

Комплекс сприятливих умов, що створюються в зрошуваному ґрунті при вирощуванні люцерни, дає змогу розглядати її вирощування як «біологічний дренаж», який відтягує процес засолення. Поліпшення ґрунту не обмежується вивільненням кореневмісного шару від надлишку води – поліпшується загальний рівень ґрунтової родючості. У зв'язку з цим урожай сільськогосподарських культур після розорювання люцерни на засолених ґрунтах значно підвищується.

Інші культури також захищають зрошуваний ґрунт від випаровування. Тому потрібно турбуватися про достатню густоту культурних рослин і після культур, що рано збирають, проводити повторні посіви для затінення поверхні ґрунту і одержання другого чи третього врожаю.

Важливу роль у запобіганні повторному засоленню відіграє обробіток ґрунту. При глибокій оранці припиняється капілярний зв'язок найбільш родючих шарів ґрунту з більш глибокими шарами, внаслідок чого припиняється інтенсивне винесення солей в орний шар, а хороша водопроникність зораного шару сприяє вимиванню їх зрошувальними водами в підорний шар. Як відзначалося вище, при глибокій оранці зменшується кількість шкідливих солей в орному шарі.

Однак глибока оранка не завжди дає позитивний ефект у боротьбі з засоленням. Якщо підорний шар вже засолений, то поглиблення оранки дає негативний результат внаслідок винесення плугом на денну поверхню неродючого шару. В таких випадках більш ефективні оранка з ґрунтопоглибленням або глибокий безполицевий обробіток.

Правильний поверхневий обробіток ґрунту також відіграє суттєву роль у запобіганні повторному засоленню. Таким обробітком знищується кірка, що утворюється після дощів і подивів. У результаті поверхневого обробітку верхні шари ґрунту набувають дрібногрудкуватої структури, скорочується капілярний зв'язок поверхневих шарів з більш глибокими, зменшується ґрунтове випаровування, а отже, і відкладання солей у ґрунті.

Опріснювальні поливи. Запобіжні засоби не усувають повністю загрозу засолення. Вони значно віддаляють його, і, коли засолення досягає певної межі, доводиться застосовувати опріснювальні поливи. При цьому загальну промивну норму розраховують за кількістю солей, які потрібно видалити з опріснювального шару. Загальну промивну норму можна розрахувати за формулою:

де Н_з – загальна промивна норма, м³/га; НВ_з – запас води при найменшій вологоємності, м³/га; В_з ‑ запас води в опріснюваному шарі ґрунту до промивання, м³/га; h – опріснюваний шар ґрунту, м; α – об'ємна маса опріснюваного шару ґрунту; S – вміст солей у ґрунті до промивання, % сухого ґрунту; S_к ‑ критичний (допустимий) вміст солей у ґрунті, %; К – кількість солей в тоннах, яку виносить з ґрунту 1 м³ зрошувальної води.

Кожний кубічний метр води вимиває певну кількість солей, яка залежить від вмісту і складу їх у ґрунті, механічного складу ґрунту, рівня підґрунтових вод та інших умов. Враховують поправки на неминучі втрати води (випаровування, фільтрацію по великих тріщинах, кореневих ходах і землериїнах за межі кореневмісного шару) і на опріснювальну дію зимових опадів.

Промивання починають з поливу, який насичує ґрунт до найменшої вологоємності. Через 3‑7 днів, необхідних для розчинення солей, роблять повторний полив, який витісняє насичену солями воду за межі кореневмісного шару. На легких ґрунтах інтервал між поливами коротший, на важких – триваліший.

Разова промивна норма повинна становити З0‑40% НВ. Чим сильніше засолений ґрунт, тим більше проводять разових промивань: при слабому засоленні – 1‑2, при середньому – 2‑3, при сильному – 3‑4.

Промивають ґрунт затопленням по чеках, поєднуючи промивання з попереднім щілюванням; застосовують також інші способи поливу, враховуючи ступінь засолення і водно-фізичні властивості ґрунту.

На ґрунтах із близьким заляганням підґрунтових вод ефективне бокове горизонтальне промивання. Прісна вода виносить солі у тимчасові дрени шляхом бокової інфільтрації.

При всіх способах промивання ґрунтів потоки промивних вод відводяться за межі ділянки, що промивається, за допомогою раніше обладнаного дренажу (горизонтального чи вертикального).

На землях, зайнятих під рис, опріснення ґрунту досягається як природний результат його вирощування при затопленні, де утворюється промивний режим зрошення.

У степових районах, де застосовують поливи дощуванням, можна проводити опріснювальний полив.

Підготовчі роботи – обладнання дренажної мережі для відведення промивних вод і підтримання рівня підґрунтових вод на необхідній глибині, оранка на глибину 25‑27 або З0‑35 см для створення кращого контакту води з ґрунтом. Для запобігання надходженню з поля води, що знижує прохідність агрегату, паралельно зрошувачу, на відстані 3 м від нього, насипають грейдером валик висотою 20‑З0 і шириною З0‑60 см

Промивання проводять за допомогою ДДА-100М тільки в русі. Вода подається тактами, по 600‑1000 м³/га, до з'явлення поверхневого стоку. Інтервал між тактами – 3‑5 днів.

У першому такті подається обсяг води, необхідний для доведення запасу вологи в зоні аерації чи в шарі близько 1,5 м до найменшої вологоємності. Вода, що подається у другому такті, витісняє насичену солями воду першого такту. Інтервал між першим і другим тактами – не менше 5 днів. Промивну норму розраховують за формулою, запропонованою А.В. Новиковою і В.Я. Ладних:

де N – промивна норма, м³/га; НВ – найменша вологоємність,%; W – фактична вологість ґрунту до промивання,%; h₁ – товщина шару, в якому фактична вологість нижче НВ (не більше 150 см), см; h₂ – товщина верхнього шару ґрунту, що підлягає опрісненню, см; α – об'ємна маса ґрунту, г/м³.

Одержану величину промивної норми збільшують приблизно на 10% у зв'язку з втратою води на випаровування підчас поливу. Приклад розрахунку наведено в таблиці З0.

30. Приклад розрахунку для розсолення 0,5-метрового шару грунту

Примітка. Нетто – 1891 м³/га, брутто – 1891+189 = 2080 м³/га.

При промиванні дощуванням, завдяки кращому контакту води з ґрунтом, витрачається значно менше води порівняно із затопленням по чеках.

На промитих ґрунтах у першій рік вирощують цукрові або кормові буряки, ячмінь або суданську траву; на другий рік поле доцільно засівати люцерною й виконувати весь комплект агротехнічних та інших запобіжних заходів щодо повторного засолення.

Осолонцювання зрошуваного ґрунту і боротьба з ним. При зрошенні мінералізованими водами спостерігається осолонцювання ґрунту. Воно полягає у тому, що обміннопоглинений кальцій замінюється натрієм. Цей процес залежить від складу солей зрошувальної води, реакції середовища, наявності кальцію і гумусу в ґрунті і деяких інших умов.

За ГОСТом 25900‑83, ступінь небезпечності осолонцювання при зрошенні дуже малий, якщо частка поглинутого Na⁺ не більша З‑4% від ємності катіонного обміну ґрунту; малий, коли частка не більше 10%; середній, коли частка від 10 до 15%, і сильний, коли частка 15% і вище.

А.М. Можейко і Т.К. Воротник (1965) ввели поняття протисолонцюючої буферності. Вона характеризує стійкість ґрунту до осолонцювання при поливі мінералізованими водами. Так, ще К. К. Геїройц (1955), потім Л. П. Розов (1956) встановили, що вміст у ґрунті солей СаСО₃ і CaSO₄·2H₂O протидіє осолонцюванню. При цьому в лужному середовищі СаСО₃ не проявляє такої дії. Знаючи умови, при яких посилюється протиосолонцююча буферність, можна успішно розробити заходи, які запобігають осолонцюванню і зменшують солонцюватість ґрунту Особливе місце серед них займає гіпсування. Воно змінює гідрофільність та інші водні властивості ґрунту. Підвищується його водопроникність, зменшуються набрякання, розтріскування, утворення кірки, припиняється пересування колоїдів. Про збільшення рухомості води в солонцьовому ґрунті після гіпсування можна робити висновок на підставі даних Т.К. Воротника, одержаних на півдні України. На фоні гіпсування «водовіддача» дуже осолонцьованого орного шару підвищилася майже в три рази.

К.Е. Бурзи і Н.В. Красутська (1968) провели тривалі спостереження за осолонцюванням чорноземів південних і темно-каштанових ґрунтів водами Інгулецькоі зрошувальної системи. Вода цієї системи мінералізована хлоридом натрію. Ґрунт після 6‑7-річного зрошення стає солонцюватим. Навесні строк фізичної спілості тут дуже короткочасний, на поверхні ґрунту утворюється щільна кірка, посівний шар не піддається кришінню, важко одержати сходи дрібнонасінних культур. Дослідження показали, що поверхневе внесення після зяблевої оранки 2‑3 т/га гіпсу усуває зазначені недоліки. Поліпшуються мікроагрегатний і агрегатний склад ґрунту, його водопроникність, збільшується водостійкість грудочок, швидше настає фізична спільність.

Якщо зрошувальна норма такої води в Інгулецькій зрошувальній системі становить 3000 м³/га, то необхідно щорічно вносити в ґрунт (або з зрошувальною водою) по 1,8 т/га гіпсу (Лактіонов Б.І., Чорноостровець Ю.Н., 1987).

З поливною водою меліорант вносять за допомогою спеціального пристрою-дозатора ГУД-30 «Генічанка». Залежно від виду меліоранта його вносять у розчиненому вигляді або у вигляді суспензії. Ефективність внесення меліоранту з поливною водою показано в таблиці 31.

31. Вплив способів внесення фосфогіпсу на врожайність сільськогосподарських культурв умовах Інгулецького зрошуваного масиву (темно-каштановий ґрунт дослідного господарства)

Для солонцюватих ґрунтів Інгулецької зрошувальної системи норма гіпсу становить 3‑5 т/га. Вносять меліорант при слабкій солонцюватості ґрунту раз у 2‑4 роки. Спосіб внесення – поверхневий по оранці восени.

Гіпсування ґрунту доцільно поєднувати з внесенням гною. Проте, за даними Т.К. Воротника (1965), гіпс можна вносити тільки з дуже розкладеним гноєм. Високий ефект дає роздільне внесення: у перший рік – гіпс, у другий – гній. Перепрілий гній треба вносити обов'язково окремо через рік після внесення гіпсу. Мінеральні добрива, насамперед суперфосфат, бажано застосовувати одночасно з гіпсом.

Освоєння під зрошення солонцевих ґрунтів. За даними І.П. Кружиліна і А.С. Морозової (1990 р.), в умовах регулярного зрошення без застосування спеціальних меліорацій родючість ґрунту продовжує погіршуватися. В усій зоні аерації, за винятком гіпсоносних шарів і верхніх орних шарів, частіше проявляється повторне залуження і содоутворення. Неконтрольований процес може призвести до повної деградації ґрунту.

Регулярному зрошенню солонців повинен передувати визначений період їх меліорації.

Звичайно солонці не зв'язані з ґрунтовими водами. Якщо такий зв'язок є, то ознаки засолення спостерігаються головним чином у підсолонцьовому горизонті. У цьому випадку важливо знизити рівень підґрунтових вод або створити постійний низхідний потік води, як це роблять на рисових полях. Краще ж поєднувати обидва ці заходи. Для поліпшення такого типу солонців на великих площах необхідне обладнання колекторно-дренажної мережі.

Солонці поліпшують внесенням гіпсу по 5‑10 т/га залежно від кількості поглинутого натрію. Кальцій гіпсу витісняє натрій, розчинні солі якого потім вимиваються промивними поливами. У деяких випадках можна обмежитися промивними поливами тільки на солонцьових плямах.

У глибокостовбчасті солонці гіпс вносять перед їх оранкою і загортають плугами з передплужниками під пласт, на дно борозни; в середньостовбчасті солонці частину гіпсу загортають під пласт перед оранкою, частину застосовують поверхнево після оранки із загортанням при культивації, у коркові солонці всю норму гіпсу вносять поверхнево.

Велике значення має розпушування ущільненого ілювіального горизонту, в результаті чого поліпшуються водо- і повітропроникність, умови для вимивання солей, формування і діяльності кореневої системи рослин, підвищується активність мікроорганізмів.

Розпушення ілювіального горизонту може бути досягнуто поглибленням оранки, якщо її поєднують з внесенням гіпсу і гною.

І.Н Антипов-Каратаєв і К.П. Пак (1959) розробили метод окультурювання солонців при зрошенні. Він оснований на використанні кальцію вуглекислого вапна або гіпсу, який є на певній глибині у ґрунті. При цьому шар ґрунту, що містить кальцій, змішується з солонцьовим. Кальцій стає рухомим і бере участь в обмінних реакціях, поліпшуючи грунг. Солі натрію потім вимиваються під час поливів. Відбувається самомеліорація ґрунту.

Метод самомеліорації уточнюють залежно від місцевих умов: змінюють глибину плантажної оранки і супутні прийоми агротехніки.

Вчені Інституту зрошуваного землеробства УААН рекомендують в умовах неглибокого залягання карбонатних горизонтів (35‑40 см) застосовувати для меліоративної оранки триярусні плуги ПТН-40, ПТН-3-40. Якщо карбонати кальцію залягають на глибині 45‑55 см, меліоративну оранку проводять на глибину 55‑ 60 см плугами ПП-50 ПГ, ППУ-50А, ППН-50.

Поле після плантажної оранки рано навесні обробляють культиваторами або фрезами, щоб подрібнити брили і забезпечити перемішування ґрунту з карбонатним шаром.

Плантажну оранку не можна застосовувати на солонцьових ґрунтах з близьким заляганням підґрунтових вод (1,5‑3 м) і високим ступенем їх мінералізації (20 г/л і більше); на ґрунтах содового засолення; при високому заляганні солей (ближче 30см) і на подових глеєвих солонцях.

Ученими опрацьовані й рекомендуються агробіологічний, хімічний і комплексний методи меліорації солонців. В усіх випадках треба підтримувати рівень підґрунтових вод нижче критичної глибини і управляти водно-сольовим режимом ґрунту шляхом проведення поливів в оптимальні строки.

Агробіологічний метод найбільш доступний в умовах виробництва і екологічно чистий. Основний меліоруючий фактор – глибокий обробіток ґрунту (триярусним або плантажним плугом) на глибину 40‑45 см. При цьому руйнується щільний солонцевий горизонт і перемішується з природним, гіпсоносним шаром, якщо він залягає на глибині, доступній для обробітку знаряддями.

У меліоративний період обов'язкове вирощування багаторічних бобових культур (наприклад, люцерни), які потребують підвищених зрошувальних норм (3500‑5000 м³/га), що створює умови для винесення з кореневмісного шару водорозчинних солей.

Найбільш ефективний цей метод на середніх і глибоких солонцях. Хімічний метод необхідний на солонцях з високим заляганням карбонатів, а також при содовому засоленні. Він полягає у внесенні сполук, які містять кальцій чи сірку, і поєднується з біологічним впливом на ґрунт люцерни.

Кальцієвмісні меліоранти найкращі результати дають на глибо-козагіпсованих і глибокозакарбонованих солонцях, сірчановмісні ‑ на поверхнево- або висококарбонованих з глибоким поясом залягання гіпсу.

Глибина обробітку ґрунту залежить від глибини і товщини солонцевого горизонту. На солонцях із незначним надсолонцевим горизонтом товщиною не більше 0,1 м хімічний меліорант може ефективно діяти при звичайній оранці на глибину 25‑27 см. На середніх і глибоких солонцях дія хімічного меліоранту посилюється на фоні глибокого обробітку.

Комплексний метод меліорації солонців найбільш ефективний. Він реалізується в умовах меліоративної сівозміни (із збільшеною часткою багаторічних бобових трав) і полягає в узгодженому застосуванні промивного режиму зрошення з внесенням хімічних речовин і органічних добрив на фоні глибокого обробітку ґрунту.

Рекомендуються такі варіанти комплексного методу: застосування меліоранту, що містить кальцій, оранки на глибину 22‑ 25 см з ґрунтопоглибленням до 40‑45 см, промивного режиму зрошення; застосування меліоранту, що містить сірку, триярусної оранки на 40‑45 см, промивного режиму зрошення в умовах меліоративної сівозміни.

Кількість меліорантів – розрахункова кількість гною для відтворення гумусу – 60‑150 т/га.

Засоби, що запобігають заболочуванню ґрунту і забрудненню відкритих водоймищ. Заболочування – нерідке явище при роботі конструктивно недосконалих зрошувальних систем.

При заболочуванні погіршується аерація ґрунту, оскільки повітря витісняється водою, у ґрунті переважають анаеробні процеси, несприятливі для нормального живлення рослин; розвивається оглеєння, що призводить до розпаду водостійких агрегатів, диспергування, зменшення водопроникності ґрунту; з'являються шкідливі для рослин закисні сполуки. Головна причина заболочування – витрата води на фільтрацію зрошувальних систем.

У результаті недосконалості старих зрошувальних систем в умовах півдня України майже третя частина зрошувальної води втрачається, не доходячи до поля.

А.І. Коваленко і Ю.О. Михайлов (1986) повідомляють, що сумарний стік на зрошувальних системах України в поливні сезони 1978‑1983 pp. становив 31%. Фільтраційний стік на Краснознаменській зрошувальній системі в 1980‑1982 pp. досяг 38%.

При таких втратах води підйом рівня підґрунтових вод неминучий. Його наслідки ‑засолення, якщо підґрунтові води мінералізовані, і заболочування ґрунтів.

Старі системи підлягають реконструкції, а нові малонебезпечні проти заболочування.

Найбільш конструктивно досконала на півдні України Богдашвська зрошувальна система, в якій відкриті канали облицьовані бетоном на водонепроникній плівці, за повідомленням тих самих авторів, вона забезпечила підвищення коефіцієнта її корисної дії до 0,92‑0,96. Загальні втрати на фільтраційний стік тут різко зменшені, хоч все ще повністю не виключені.

Втрати води на зрошуваному полі також можуть стати джерелом поповнення підґрунтових вод. Будь-яке перезволоження поля небезпечне, особливо на погано спланованому полі.

Необхідно перекрити всі можливі шляхи фільтрації води на глибину залягання підґрунтових вод. У зв'язку з цим зрошення треба проводити згідно з планами водокористування і дійсними потребами у воді сільськогосподарських рослин, не допускаючи надмірних поливів. Техніка поливу повинна бути раціональною яка забезпечує рівномірний розподіл води на полі.

При нагромадженні води в місцевих низинах необхідно її своєчасно відвести. Таких випадків не повинно бути при високоякісному плануванні, правильному обладнанні неглибокої зрошувальної мережі, точному регулюванні подачі й розподілу води на площі.

До агрокомплексу заходів, що запобігають засоленню і заболочуванню, належить впровадження сівозмін з люцерною та іншими багаторічними травами. Люцерна, що має могутню кореневу систему, яка заглиблюється до 3‑5 м, внаслідок десукції знижує рівень підґрунтових вод на 0,7‑1 м.

До цих заходів належать також насадження лісових смуг вздовж магістральних каналів, які переймають коріннями і випаровують значну кількість вологи.

У необхідних випадках підґрунтові води відводять, використовуючи дренажну мережу.

Вона становить частину рисових зрошувальних систем. З дренажними водами, які скидають у відкриті водойми, відбувається їх забруднення гербіцидами, азотними сполуками та іншими хімічними речовинами, вимитими з ґрунту. Береги водоймищ замулюються, прибережні води заростають водоростями і вологолюбними рослинами, що одержують додаткове живлення; пляжні місця відпочинку скорочуються; зменшуються рибні запаси водоймищ. Такі умови створилися, зокрема, на берегах області.

Виникає питання про можливість повторного використання для зрошення дренажних вод з природоохоронною метою. Наші дослідження, проведені в 1985‑1989 pp., дали позитивні результати (табл. 32).

32. Урожайність рису при поливі водою Північно-Кримського
каналу і скидними водами в базових господарствах
(Ушкаренко В. О., Савчук В. П., Липинець І. П.)

Ґрунти у держгоспі «Жовтневий» – подові глеєсолоди поверхнево-осолоділі й оглеєні, у держгоспі «Чорноморський» – лугово-каштанові солонцюваті. Мінералізація зрошувальної води – з Північно-Кримського каналу – 0,25‑0,5 г/л (контроль), скидних вод держгоспів «Жовтневий» – 0,55‑0,90 і «Чорноморський» – 1,6‑2,8 г/л Використання для зрошення рису скидних вод виявилося економічно вигідним і рекомендовано проектним організаціям. Цей захід дає можливість скоротити обсяг води, необхідної для вирощування рису.

Проблема утилізації дренажного стоку – одна з найважливіших у зрошуваному землеробстві. Без її наукового і практичного вирішення не можна розвивати меліорацію в перспективі. Трудність полягає в опрісненні та в очищенні від шкідливих домішок дренажних вод. Вихід знаходять в опрісненні скидних вод прісними, додаванні гіпсу, фосфогіпсу, вапняку. Використовують воду з підвищеною мінералізацією для поливу солестійких культур.

Для деструкції гербіцидів до небезпечного рівня скидні води доочищають у басейнах-нагромаджувачах на «біоплато» з використанням водної рослинності.

Намічене на півдні України будівництво рисових ділянок з воднообіговою системою дасть змогу на 30‑40% зменшити подачу свіжої води на рисові поля і скоротити скидання дренажно-скидних вод у Чорне море.

Засоби боротьби з іригаційною ерозією. Іригаційна ерозія виникає при поливах з великою витратою води, коли швидкість її подачі перевищує швидкість вбирання ґрунтом. Це призводить до площинного змивання верхнього родючого шару ґрунту, розмивання тимчасової зрошувальної мережі та скидних каналів.

Іригаційна ерозія посилюється при нарізуванні поливних борозен із значними поздовжніми схилами. Нерідко посилення ерозії пов'язане із завищеними скидами зрошувальної води, відсутністю чи неправильним застосуванням протиерозійного обробітку ґрунту. Небезпека іригаційної ерозії особливо зростає на ділянках із схилами вище 0,01.

Для запобігання іригаційної ерозії важливо підтримувати поливну техніку в справному стані, строго дозувати поливну норму; при нарізуванні тимчасової зрошувальної мережі враховувати значення її уклону, мінімальний уклон повинен бути в межах 0,0007‑0,0008, максимальний, для запобігання розмивів, не більше 0,005‑0,006; при схилах до 0,0008‑0,008 застосовують поздовжну схему розміщення тимчасової зрошувальної мережі, на ділянках з уклоном 0,01‑0,04 – поперечну.

Завдання боротьби з іригаційною ерозією слід передбачати ще при впровадженні сівозміни. Поля повинні розміщуватися довгою стороною впоперек схилу. Це полегшує нарізування зрошувачів з потрібним уклоном, дає можливість обробляти ґрунт впоперек схилу. Дослідами встановлено, що при сівбі впоперек схилу зменшується змивання ґрунту при дощуванні.

Полив дощуванням більше ніж інші застосовують на полях з уклоном 0,01. При цьому залежно від ґрунтових умов застосовують дощувальну техніку, що забезпечує на важких ґрунтах інтенсивність дощу 0,06‑0,15 мм/хв, на середніх – 0,10‑0,25, на легких – 0,15‑0,45 мм/хв.

Під час поливу дощувальне крило встановлюють впоперек схилу, щоб зменшити довжину смуги дощу вздовж схилу. Дощувальний агрегат ДДА-100МА використовують обов'язково в русі, щоб на поверхні поля не утворювалося калюжі й не виникав стік води. До поливу необхідно правильно підготувати ґрунт. Перед дощуванням у міжряддях просапних культур нарізують щілини глибиною 30‑35 см, які виключають стікання і нагромадження на поверхні поля шару води. Значний ефект забезпечують щілини, нарізані в допосівний період у перпендикулярному напрямку до сівби.

На посівах старої за віком люцерни перед першим поливом також нарізують щілини глибиною до 32‑35 см з відстанню між ними 80‑1000 см. Щілювання повторюють після другого скошування.

Якщо полив проводять по борознах, на схилах їх замінюють борозни-щілини. У них збільшується поверхня поглинання води ґрунтом, зменшується небезпечність розмивання ґрунту порівняно із звичайними борознами.

На площах з великою крутизною схилу, понад 0,85, впроваджують ґрунтозахисні сівозміни з переважанням культур, що мають протиерозійні якості. Перше місце серед них займають багаторічні трави. На схилах крутизною не більше 0,8‑0,8 вони можуть займати в структурі посівних площ 30‑40%, а на більш крутих схилах – 50‑70%.

Чим більше виражена крутизна схилу і змитість ґрунту, тим менший має бути розрив між посівами багаторічних трав і однорічних культур – при крутизні вище 0,8‑0,11, допустимий розрив 2‑3 роки, на більш пологих схилах – 4‑5 років.

Добре виражені протиерозійні якості в озимих культур звичайної рядкової сівби, потім у ярих зернових, олійних та зернобобових культур, однорічних бобово-злакових трав звичайної рядкової сівби Найменше виражені протиерозійні якості у просапних культур. На їх посівах поряд з напрямком рядків упоперек схилу треба застосовувати пер