dea.edu.uadea.edu.ua/img/source/Doc/disLozov.pdf · 1 Міністерство екології...

1

Міністерство екології та природних ресурсів України Державна екологічна академія післядипломної освіти та управління

На правах рукопису

Лозовіцький Павло Станіславович

Гриф Прим. №

УДК 504.3.06

НАУКОВІ ОСНОВИ УПРАВЛІННЯ ЕКОЛОГІЧНОЮ БЕЗПЕКОЮ

ЗРОШУВАНИХ ЗЕМЕЛЬ ПІВДНЯ УКРАЇНИ

21.06.01 – екологічна безпека

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Науковий консультант: Бондар Олександр Іванович,

член-кор. НААНУ д.б. н., проф.

Київ 2015

2

З М І С Т

ЗМІСТ 2 ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ВСТУП 9

10 Розділ 1. ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ В СИСТЕМІ «ПОЛИВНА ВОДА –

ГРУНТИ – СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКІ РОСЛИНИ» ТА НА-ПРЯМКИ ЇХ ВИРІШЕННЯ

17

1.1. Літературний огляд екологічних проблем забезпечення України водними ресурсами, якості поливної води і шляхи їх вирішення

17

1.2. Формування режимів зрошення сільськогосподарських культур та їх вплив на екологічний стан зрошуваних земель

24

1.3. Вплив тривалого зрошення й господарювання на урожайність сільськогосподарських культур, родючість ґрунтів та екологіч-ний стан зрошуваних земель

29

1.4. Екологічні проблеми при використанні для повторного зро-шення дренажно-скидних вод рисових систем

38

1.5. Вплив хімічних засобів та меліорантів, що використовуються в сільському господарстві на екологічний стан зрошуваних зе-мель

41

1.6. Висновки 46 Розділ 2. ВИБІР ТА ОБҐРУНТУВАННЯ МЕТОДОЛОГІЇ ДОСЛІДЖЕНЬ 47

2.1. Розроблення та обґрунтування методології й елементів методики досліджень.

47

2.2. Напрямки, об’єкти, схеми, цілі та задачі досліджень 58 2.3. Адекватність оцінювання критеріїв та межі застосування мето-

дик і методів досліджень 76

2.3.1. Теоретична основа й основні формули й розрахунки закономір-ностей вологоперенесення

76

2.3.2. Теоретична основа промивних норм при розсоленні ґрунтів й види дренажу для відведення надлишкової води

81

2.4. Висновки 85 Розділ 3. ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ВОДОСПОЖИВАННЯ СІЛЬ-

СЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР В УМОВАХ БЛИЗЬКО-ГО Й ГЛИБОКОГО ЗАЛЯГАННЯ РІВНЯ ҐРУНТОВОЇ ВОДИ З МЕТОЮ УДОСКОНАЛЕННЯ РЕЖИМІВ ЗРОШЕННЯ ТА ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ ЗРОШУВАНИХ ЗЕМЕЛЬ

86

3.1. Дослідження впливу поливних і зрошувальних норм на пара- 86

3

метри водоспоживання й урожайність сільськогосподарських культур в умовах близького залягання рівня ґрунтової води

3.1.1. Кормовий буряк 86 3.1.2. Озима пшениця 93 3.1.3. Озимий ячмінь 103 3.1.4. Ярий ячмінь 108 3.1.5. Картопля 110 3.1.6. Вплив зрошення на екологічний стан ґрунтів при близькому за-

ляганні рівня ґрунтової води 112

3.2. Дослідження впливу поливних і зрошувальних норм на пара-метри водоспоживання й урожайність сільськогосподарських культур в умовах глибокого залягання рівня ґрунтових вод

120

3.2.1. Кукурудза на зелену масу 121 3.2.2. Кормовий буряк 125 3.2.3. Озима пшениця 127 3.2.4. Ярий ячмінь 130 3.2.5. Люцерна 131 3.2.6. Соя 135 3.2.7. Вплив зрошення на стан ґрунтів 136

3.3. Висновки 138 Розділ 4. ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТРИВАЛОГО ЗРОШЕННЯ ВОДА-

МИ РІЗНОЇ ЯКОСТІ НА ПОКАЗНИКИ РОДЮЧОСТІ ҐРУНТІВ, ЇХ ЕКОЛОГІЧНИЙ СТАН З МЕТОЮ ПОШУКУ ОПТИМАЛЬ-НИХ ФОРМ УПРАВЛІННЯ ЕКОЛОГІЧНОЮ БЕЗПЕКОЮ ЗРОШУВАНИХ ЗЕМЕЛЬ

141

4.1. Вплив тривалого зрошення водою Дніпра на показники родючо-сті й екологічний стан темно-каштанового ґрунту Каховської ЗС

141

4.1.1. Оцінювання впливу тривалого зрошення на зміну ступеню й типу засолення ґрунтів, накопичення солей

141

4.1.2. Оцінювання змін фізико-хімічних показників ґрунтів 146 4.1.3. Оцінювання змін водно-фізичних показників ґрунтів 148 4.1.4. Оцінювання змін валового хімічного складу профілю ґрунту 149 4.1.5. Оцінювання змін вмісту мікроелементів у профілі ґрунту 151

4.2. Дослідити екологічний стан ґрунтового покриву в зоні впливу Криворізького залізорудного басейну

152

4.2.1. Оцінювання хімічного складу пилових відходів хвостосховища Новокриворізького гірничозбагачувального комбінату

153

4

4.2.2. Оцінювання змін фізико-хімічних показників ґрунтового профі-лю

157

4.2.3. Оцінювання змін засоленості ґрунтового покриву 158 4.2.4. Оцінювання змін валового хімічного складу ґрунтів і вмісту мі-

кроелементів 159

4.3. Дослідження екологічного стану ґрунтів та ефективності роботи штучного дренажу при тривалому зрошенні чорноземів звичай-них Вище-Тарасівського масиву Дніпропетровської області

163

4.3.1. Оцінювання змін деяких водно-фізичних показників ґрунтів 163 4.3.2. Оцінювання впливу зрошення на засолення профілю ґрунту 165 4.3.3. Вплив тривалого зрошення на зміну фізико-хімічних показників 167 4.3.4. Оцінювання впливу зрошення на зміни рівня й мінералізації

ґрунтової води 168

4.3.5. Ефективність штучного дренажу і прорахунки при проектуванні зрошувальної системи

172

4.4. Дослідження екологічного стану чорноземів звичайних зрошу-ваних водою Південного Бугу після ліквідації шахтно-ракетних комплексів поблизу Первомайська Миколаївської обл.

177


177

4.4.2. Оцінювання змін водно-фізичних властивостей ґрунтів при тривалому зрошенні

179

4.4.3. Оцінювання змін фізико-хімічних властивостей ґрунтів при тривалому зрошенні

180

4.4.4. Валовий хімічний склад ґрунтів та накопичення мікроелементів у профілі

182

4.5. Дослідження екологічного стану чорноземів південних протя-гом 50-річного зрошення мінералізованою водою Інгульця

185

4.5.1. Оцінювання сольового режиму зрошуваних ґрунтів, їх засоленості та накопичення солей у різних шарах ґрунту при близькому заляганні РГВ

186

4.5.2. Динаміка сольового режиму зрошуваних чорноземів південних в умовах постійного глибокого залягання рівня ґрунтової води

193

4.5.3. Оцінювання зміни фізичних, водно-фізичних показників зро-шуваних ґрунтів

197

4.5.4. Дослідження впливу тривалого зрошення на зміну фізико-хімічних показників зрошуваних ґрунтів

201

5

4.5.4.1. Зміни фізико-хімічних показників зрошуваних ґрунтів в умовах близького залягання рівня ґрунтової води

201

4.5.4.2. Зміни фізико-хімічних показників зрошуваних ґрунтів в умовах глибокого залягання рівня ґрунтової води

205

4.5.5. Дослідження змін мінералогічного і валового хімічного складу, вмісту мікроелементів і пестицидів у профілі чорноземів пів-денних при тривалому зрошенні мінералізованою водою

208

4.6. Дослідження екологічного стану чорноземів південних міцеляр-но-карбонатних Одеської обл. при поливі водою озера-водосховища Сасик та підземною водою

214

4.6.1. Загальна характеристика ґрунтового покриву Дунай-Дністровської ЗС

214

4.6.2. Дослідження екологічного стану чорноземів південних міцеля-рно-карбонатних при поливі водою озера-водосховища Сасик

220

4.6.2.1. Оцінювання впливу зрошення водою оз. Сасик на зміну водно-фізичних властивостей чорноземів південних міцелярно-карбонатних

220

4.6.2.2. Оцінювання впливу поливної води оз. Сасик на ступінь та тип засолення профілю ґрунту

221

4.6.2.3. Оцінювання впливу поливної води оз. Сасик на агрохімічні вла-стивості, тип та ступінь осолонцювання профілю ґрунту

223

4.6.2.4. Оцінювання впливу зрошення водою оз. Сасик на зміну валово-го хімічного складу й мікроелементів в профілі ґрунту

226

4.6.3. Дослідження екологічного стану чорноземів південних міцеляр-но-карбонатних Дунай-Дністровської ЗС при поливі підземною водою

228

4.6.3.1. Оцінювання впливу поливної води на ступінь та тип засолення профілю ґрунту

228

4.6.3.2. Вплив підземної поливної води на зміну водно-фізичних власти-востей ґрунту

232

4.6.3.3. Вплив зрошення підземною водою на агрохімічні показники ґрунту

233

4.6.3.4. Вплив зрошення підземною поливною водою на зміну валового хімічного складу ґрунтів

236

4.6.3.5. Вплив зрошення підземною слабомінералізованою водою на зміну умісту мікроелементів у профілі ґрунту

238

4.7. Дослідження впливу зрошення підземною мінералізованою 239

6

хлоридною натрієво-магнієвою водою на зміну властивостей чорнозему південного залишково-солонцюватого

4.7.1. Оцінювання ступеню засолення профілю ґрунтів при різному терміні зрошення підземною водою

239

4.7.2. Оцінювання ступеню осолонцювання й зміни фізико-хімічних показників ґрунту при різній тривалості зрошення підземною мінералізованою водою

242

4.7.3. Оцінювання змін валового хімічного складу в профілі ґрунтів за різної тривалості зрошення

245

4.7.4. Оцінювання вмісту мікроелементів у профілі ґрунту на ділян-ках різної тривалості зрошення

246

4.8. Висновки 247 Розділ 5. ДОСЛІДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ДЛЯ

ЗРОШЕННЯ КУЛЬТУР ЗЕРНО-КОРМОВОЇ СІВОЗМІНИ ДРЕНАЖНО-СКИДНИХ ВОД РИСОВИХ ЗРОШУВАЛЬНИХ СИСТЕМ

250

5.1. Оцінювання впливу зрошення дренажно-скидними водами ри-сових систем на фізико-хімічні властивості ґрунтів

250

5.2. Дослідження впливу зрошення дренажно-скидними водами ри-сових систем на накопичення пестицидів у профілі зрошуваних ґрунтів

253

5.3. Вплив зрошення дренажно-скидними водами рисових систем на склад і чисельність мікроорганізмів, токсичність ґрунтів

255

5.4. Оцінювання урожайності основної й побічної продукції сільсь-когосподарських культур зрошуваних дренажно-скидними во-дами рисових систем у порівнянні зі зрошенням дніпровською водою

257

5.4.1. Озима пшениця 257 5.4.2. Пожнивна кукурудза 259 5.4.3. Ярий ячмінь із підсівом люцерни 261 5.4.4. Люцерна другого року життя 263 5.4.5. Люцерна третього року життя 264 5.4.6. Кормовий буряк 266 5.4.7. Кукурудза на зерно 267

5.5. Дослідження й порівняння якості основної й побічної продукції сільськогосподарських культур вирощених при зрошенні дренажно-скидними водами та водою Дніпра

269

7

6.5.1. Хімічний склад сільськогосподарської продукції 269 5.5.2. Оцінювання накопичення залишків пестицидів у продукції сіль-

ськогосподарських культур 272

5.5.3. Оцінювання умісту біогенних речовин у продукції сільськогос-подарських рослин

274

5.6. Висновки 275 Розділ 6 ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТРИВАЛОГО ЗРОШЕННЯ НА

ЗМІНУ ТОВЩИНИ ГЕНЕТИЧНИХ ГОРИЗОНТІВ, ВМІСТУ Й ЗАПАСІВ ГУМУСУ ІНГУЛЕЦЬКОЇ ЗРОШУВАЛЬНОЇ СИС-ТЕМИ З МЕТОЮ УПРАВЛІННЯ ЇХ ЕКОЛОГІЧНОЮ БЕЗПЕ-КОЮ

277

6.1. Морфологія ґрунтового профілю 277 6.2. Уміст і запаси гумусу 281 6.3. Фракційно-груповий склад гумусу 285 6.4. Джерела поповнення запасів гумусу у профілі ґрунту 285 6.5. Склад мікроорганізмів у ґрунті 289 6.6. Висновки 290

Розділ 7. ЗАХОДИ З УПРАВЛІННЯ ЕКОЛОГІЧНОЮ БЕЗПЕКОЮ ЗРОШУВАНИХ ЗЕМЕЛЬ. РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

292

7.1. Закономірності формування хімічного складу природних вод півдня України

292

7.1.1. Формування бази даних хімічного складу води джерел зрошення півдня України

292

7.1.2. Використання дисперсійного аналізу для порівняння й узагаль-нення якісних характеристик води

293

7.1.3. Обґрунтування найбільш прийнятних для умов України методик іригаційної оцінки поливної води у порівнянні з існуючим дер-жавним стандартом

299

7.1.4. Удосконалена класифікація природних вод України за можливі-стю використання у зрошуваному землеробстві

303

7.2. Моделювання та прогнозування процесів вторинного засолення зрошуваних ґрунтів

307

7.2.1. Моделювання та прогнозування ступеню вторинного засолення зони аерації ґрунтів Присивашшя у залежності від рівня та мі-нералізації ґрунтової води

307

7.2.2. Прогнозування ступеню засолення верхнього шару чорноземних ґрунтів в залежності від мінералізації поливної

310

8

води та терміну зрошення 7.3. Моделювання та прогнозування процесів вторинного осолон-

цювання зрошуваних ґрунтів 319

7.4. Причини й заходи усунення негативних наслідків зрошення. Схема й алгоритм управління екологічною безпекою зрошуваних земель півдня України

326

7.5. Висновки 330 ВИСНОВКИ 335 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 339

9

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ АРК - Автономна Республіка Крим б. - балка ГДК - граничнодопустимі концентрації ГЗК – гірничозбагачувальний комбінат ДОВ - діапазон оптимальної вологості ДДЗС – Дунай-Дністровська зрошувальна система ДК-5 – дренажний колектор п’ятий ЗЗР – засоби захисту рослин ІЗС – Інгулецька зрошувальна система ІнГЗК – Інгулецький гірничозбагачувальний комбінат КДДС – Кам’янсько-Дніпровська дослідна станція КДС – Кримська дослідна станція КЗС – Каховська зрошувальна система ксп. – колективне сільськогосподарське підприємство МК – магістральний канал НВ - найменша вологоємкість НКГЗК – Новокриворізький гірничозбагачувальний комбінат НІР05 - найменша істотна різниця на 5 % рівні значимості ПдГЗК – Південний гірничозбагачувальний комбінат п.м. – погонний метр ПнГЗК – Північний гірничозбагачувальний комбінат РГВ - рівень ґрунтової води с.м.т. – селище міського типу

10

ВСТУП Актуальність теми. Екологічна безпека зрошуваних земель залежить від

природних (клімат, рельєф і денудація, материнські породи, живі організми, ґрунтові води, неотектоніка й вулканізм, кріогенез, делювіальні й інші надхо-дження речовин) та антропогенних (спосіб землекористування, сівозміни, агро-техніка, поливні й зрошувальні норми, якість поливної води, тривалість зро-шення, параметри водоспоживання рослин, внесення мінеральних добрив та за-собів захисту рослин, забруднення, ерозія й ущільнення, будівництво, кар’єри, звалища, рекреація, військові дії й навчання) факторів впливу.

Основними ґрунтами України є чорноземи, які займають площу 27,8 млн. га або 67,7% сільськогосподарських угідь, що становить 8,7% від світових площ. Чорноземи - національне багатство світового значення, якого не має жо-дна країна світу. Їх призначення – вироблення достатньої кількості сільськогос-подарської продукції для повного забезпечення населення держави продуктами харчування. Але високі й стабільні врожаї сільськогосподарських культур за природного дефіциту вологозапезпечення можна отримувати лише за умови додаткового зволоження – зрошення. При зрошенні врожайність зернових ку-льтур збільшується в 1,5-2,0 рази, кормових – 3-4 рази.

При недотриманні екологічних вимог ведення зрошуваного землеробства, відсутності ефективної системи управління екологічною безпекою на зрошува-них землях півдня України відбуваються значні зміни їх екологічного стану, погіршення просторово-часових показників і властивостей ґрунтів і, як наслі-док, розвиваються особливо шкідливі процеси – ерозія, забруднення хімічними речовинами, засолення, осолонцювання, заболочення.

Крім того, утворення держави Україна, зміна пріоритетів розвитку галу-зей господарства, характеру державного майна й розпаювання земель, негатив-не ставлення суспільства до розвитку меліорації призвели до постійного скоро-чення площі зрошуваних земель в Україні з 2465,9 тис. га у 1990 р. до 1801 тис. га у 1998 р., не більше 680 тис. га у 2005 р. і менше 450 тис. га нині.

Це призводить до техногенно-екологічної небезпеки цілих регіонів, зни-ження врожайності вирощуваних культур у посушливі роки, подорожчання ви-робленої продукції й вимагає додаткових економічних затрат на збереження й відновлення показників та елементів навколишнього середовища.

За таких умов актуальності набуває проблема створення наукових основ управління екологічною безпекою зрошуваних земель півдня України, яка вра-ховує просторово часові зміни параметрів, чинників, які впливають на екологі-чний стан та його оцінювання зазначених об’єктів.

11

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослі-дження за темою дисертації були складовою науково-дослідних робіт, викона-них інститутом “Укрдіпроводгосп”: “Исследования по обоснованию возможно-сти использования возвратных вод рисовых систем, содержащих остатки ядо-химикатов для полива сельскохозяйственных культур зерно-кормового сево-оборота” (№ держ. реєстрації 01.85.0 043480; 1983-1990 гг.), та Інституту гідро-техніки і меліорації (ІГіМ) “Разработать технологию подготовки минерализо-ванных щелочных вод из водохранилища Сасык для орошения путем насыще-ния кальциевыми солями и нейтрализации кислотами” (№ 27.253/Т-122 (VІ-88-2); 1987-1992), “Исследовать химсостав поливной воды на оросительных системах УССР и разработать технологические приёмы восстановления почвенного плодородия при использовании воды, насыщенной мелиорантами” (хоздоговор 11.321, шифр 65.VI-90-1; 1990-1994 гг.), "Дослідити процеси водо-споживання, обґрунтувати витрати води на одиницю врожаю сільськогосподар-ських культур, розробити на їх основі водозберігаючі технології зрошення та способи управління поливами" (шифр 3.03.02/019/017; 1992-1996 рр.), "Розро-бити та впровадити водозберігаючі екологічно-безпечні технології зрошення сільськогосподарських культур, методи та системи управління водно-поживним режимом ґрунтів в умовах дефіциту ресурсів (№ держреєстрації 01964021216, 1992-1996 рр.), науково-дослідна робота 04.01.01 «Розробити водозберігаючі ґрунтозахисні екологічно безпечні режими зрошення сільськогосподарських культур для різних ґрунтово-кліматичних умов зони зрошення» (№ держреєст-рації 0196U021792, 1997-2000 рр.), «Дослідження гідролого-гідрохімічних ха-рактеристик мінімального стоку та антропогенної складової іонного стоку хімі-чних компонентів річок басейну Дніпра у межах України» (№ 01БФ050; 2001-2005 рр., Київський національний університет імені Тараса Шевченка),

Ідея роботи – застосування науково-обґрунтованих заходів, що врахову-ють вплив та взаємозв’язок просторово-часових чинників на поліпшення еколо-гічного стану та забезпечення ефективної системи управління екологічною без-пекою зрошуваних земель півдня України.

Мета досліджень – розроблення наукових основ оцінювання природно-техногенної безпеки зрошуваних земель півдня України та ефективної системи управління їх екологічною безпекою.

Задачі досліджень: - проаналізувати екологічний стан в екосистемі «поливна вода – ґрунти –

сільськогосподарські рослини» зрошуваних земель півдня України та виявити шляхи покращення системи управління її екологічною безпекою;

12

- розробити методологію проведення польових досліджень з виявлення впливу і взаємозв’язку чинників на процес формування екологічного стану зрошуваних земель півдня України та ефективність системи управління їх еко-логічною безпекою;

- провести польові дослідження з виявлення впливу різних поливних і зрошувальних норм на параметри водоспоживання сільськогосподарських ку-льтур в умовах близького й глибокого залягання рівня ґрунтової води;

- провести польові дослідження з виявлення впливу тривалого зрошення водами різної якості на показники родючості ґрунтів, їх екологічний стан;

- провести дослідження з виявлення впливу діяльності під час ліквідуван-ня техногенно-небезпечних об’єктів (пускових шахтно-ракетних комплексів поблизу Первомайська Миколаївської області) на забруднення верхнього шару ґрунтів важкими металами й екологічну небезпеку навколишніх земель;

- провести дослідження з виявлення впливу зрошення дренажно-скидними водами рисових зрошувальних систем на екологічну безпеку земель і відповідність вирощеної продукції сільськогосподарських культур завданням збереження здоров’я людини;

- провести дослідження з виявлення впливу техногенної діяльності в Кри-ворізькому залізорудному басейні на ступінь забруднення ґрунтового покриву солями, важкими металами, а вирощену сільськогосподарську продукцію – на відповідність завданням збереження здоров’я людини;

- провести дослідження з виявлення змін гумусного стану земель Інгуле-цької зрошувальної системи за 70-річний період, створити інформаційну базу даних та оцінити їх наступний розвиток і екологічну безпеку;

- створити інформаційну базу даних з іригаційної якості природних вод України й розробити систему закономірностей формування хімічного складу, іригаційних показників, удосконалити класифікацію природних вод України за можливістю використання в зрошуваному землеробстві з метою управління екологічною безпекою зрошуваних земель;

- створити інформаційну базу даних та узагальнити результати дослі-джень для моделювання та прогнозування процесів вторинного засолення й осолонцювання ґрунтів залежно від іригаційної якості поливної води, терміну зрошення, глибини залягання та мінералізації ґрунтової води;

Об’єкт досліджень: процес формування екологічного стану зрошуваних земель півдня України й система управління їх екологічною безпекою.

Предмет дослідження: управління екологічною безпекою зрошуваних земель півдня України.

13

Методи досліджень базуються на системному аналізі та загальних прин-ципах об’єктивності, причинності, актуальності і еволюційності. З традиційних загальнонаукових методів застосовано спостереження, аналіз і синтез, порів-няння й аналогія, узагальнення та абстрагування, моделювання і прогнозуван-ня, методи математичної статистики та теорії ймовірностей. Формування баз даних екологічної інформації здійснювалося в середовищі Microsoft Excel. Ма-тематичну обробку результатів досліджень здійснено шляхом систематизації й оцінки одержаної інформації методами табличного і графічного зображення, кореляційного, регресійного і дисперсійного аналізу, виконаного на ПЕОМ із застосуванням стандартного пакета програм.

Наукове значення та наукова новизна отриманих результатів дослі-джень полягає в розвиткові теоретичних та науково-методологічних засад при-родно-техногенної безпеки зрошуваних ґрунтів півдня України, встановленні просторово-часових закономірностей зміни основних показників та властивос-тей ґрунтів, перерозподілу продуктів вивітрювання, стабілізації процесів ґрун-тоутворення в умовах зрошення водами різної якості. При цьому:

1. Уперше запропоновано методологію оцінювання природно-техногенної безпеки зрошуваних земель півдня України, яка враховує різноманітні чинники небезпеки й базується на засадах сталого збалансованого природокористування з використанням кількісної й якісної складових буферної здатності агроценозів і включає оцінювання якісного й кількісного потенціалу, збалансованості ре-жимів зрошення, природно-техногенного ризику застосування для зрошення вод різної іригаційної якості, можливості й необхідність поліпшення їх хімічно-го складу перед поливом шляхом внесення кальцієвих хімічних меліорантів, зниження лужності, ліквідації соди, розбавлення прісними водами і на їх основі оцінювання прийнятності / неприйнятності рівня природно-техногенної безпеки зрошуваних земель за ступенем їх засолення, осолонцювання, забруднення й виснаження, рівня залягання та мінералізації ґрунтової води. Запропоновано концепцію управління екологічною безпекою зрошуваних земель.

2. Уперше методом тензіометрів експериментально встановлено, що по-шарове водоспоживання сільськогосподарських культур з шару ґрунту 100-300 см при глибокому рівні ґрунтових вод (РГВ) сягає 40-54 % сумарного за вегета-цію, що дозволяє переоцінити існуючу в науці теорію про основне водоспожи-вання кореневою системою сільськогосподарських культур з верхнього 1-метрового шару ґрунту.

3. Уперше одержано дані про те, що при близькому заляганні рівня ґрун-тових вод (менше 3 м) водоспоживання сільськогосподарських рослин з рівня

14

ґрунтової води. розраховане за методом тензіометрів, сягає 30 % і більше від сумарного.

4. Уперше на основі вивчення впливу дренажно-скидних вод рисових си-стем і виявлення накопичення біогенних речовин, залишків пестицидів і важких металів у ґрунтах та в продукції сільськогосподарських культур обґрунтовано непридатність їх прямого використання для зрошення, що відповідає завданням збереження здоров’я людини.

5. Уперше обґрунтовано й рекомендовано найбільш придатні методи іри-гаційної оцінки поливної води для умов України, які не співпадають з нормами, встановленими нині Державним стандартом на поливну воду, що є важливим елементом управління якістю поливної води.

6. Уперше встановлено емпіричну залежність засолення верхнього шару автоморфних зрошуваних земель залежно від мінералізації й складу поливної води та тривалості зрошення й запропоновано формули прогнозування ступеня їх засолення, що забезпечує управління їх екологічною безпекою.

7. Уперше отримано емпіричні залежності вторинного засолення зрошу-ваних і незрошуваних гідроморфних ґрунтів зони аерації й верхнього метрового шару залежно від рівня залягання й мінералізації ґрунтової води та рекомендо-вано нові, більш детально розчленовані, критичні рівні залягання ґрунтових вод залежно від їх мінералізації.

8. Уперше встановлено емпіричну залежність осолонцювання верхнього шару автоморфних зрошуваних земель залежно від мінералізації й складу по-ливної води та тривалості зрошення й запропоновано формули прогнозування ступеня їх осолонцювання як за натрієм, так і за магнієм.

9. Запропоновано концепцію поступового формування глибокого й дуже глибокого гумусового горизонту, де запаси гумусу в метровому й глибших го-ризонтах зрошуваних ґрунтів не тільки не знижуються, а й поступово зроста-ють за рахунок його перерозподілу з верхнього 0-60 см шару у глибші та за ра-хунок більш глибокої кореневої системи порівняно з незрошуваними ґрунтами, яка, на відміну від існуючої теорії, сприяє техногенно-екологічній безпеці ок-ремих екосистем.

10. Удосконалено методику експресного визначення (розрахунку) хіміч-ного складу води джерел зрошення України за лабораторним визначенням лише одного показника – натрію або загальної мінералізації за рівняннями регресії.

11. На основі систематизації та узагальнення інформації іригаційної якос-ті природних вод у джерелах зрошення, комплексного оцінювання впливу зро-шення на екологічний стан ґрунтів уточнена іригаційна класифікація природ-

15

них вод України для використання в зрошуваному землеробстві, яка передбачає заходи поліпшення хімічного складу води перед поливом і є одним з елементів управління екологічною безпекою зрошуваних земель.

Обґрунтованість та достовірність одержаних результатів, які сформу-льовані в дисертації, обумовлена системним підходом до вирішення екологіч-них науково-практичних задач, використанням апробованих методів дослі-джень, задовільною збіжністю й відповідністю отриманих теоретичних та екс-периментальних результатів результатам літературних джерел та позитивними результатами перевірок у виробничих умовах.

Практичне значення одержаних результатів. Основні наукові поло-ження та висновки дисертаційної роботи доведено до рівня конкретних мето-дичних розробок і прикладних рекомендацій, що носять універсальний харак-тер і були використані в Татарбунарському управлінні зрошувальних систем при іригаційному оцінюванні й підготовці води до поливів в голові розподіль-них каналів: внесенні фосфогіпсу для підвищення концентрації кальцію, сірча-ної кислоти – для зниження рН та ліквідації соди, а також в хімічній лабораторії при експресному розрахунку хімічного складу поливної води за одним показ-ником – традиційним визначенням натрію.

Крім того, результати дисертаційної роботи впроваджено у навчальний процес Державної екологічної академії післядипломної освіти та управління Мінприроди України, географічного факультету Київського національного уні-верситету імені Тараса Шевченка, Університету новітніх технологій. Про що є відповідні акти.

Особистий внесок здобувача полягає у формуванні ідеї, мети і завдань досліджень, вивченні та критичному аналізі наукової та нормативної літератури за темою дисертаційної роботи, розробленні теоретичних положень методології управління екологічною безпекою зрошуваних земель, проведенні польових і лабораторних досліджень, спостережень на дослідних ділянках, системному аналізі, математичній обробці та узагальненні експериментальних даних, вста-новленні просторово-часових закономірностей розподілу показників і власти-востей зрошуваних ґрунтів у порівнянні з незрошуваними й показниками до початку зрошення, апробуванні результатів, формуванні основних положень та висновків. Усі роботи щодо формування бази даних, математико-статистичного обрахунку результатів досліджень, математичного моделювання різних процесів, пов’язаних із засоленням ґрунтів і якістю поливної води, виконані особисто автором. Нові наукові результати дисертації одержані здобувачем особисто. В роботах, підго-товлених у співавторстві, особистий внесок здобувача поділяється порівну з іншими співавторами.

16

Апробація результатів дисертації. Основні положення дослідження доповіда-лися та отримали схвальну оцінку на 7 міжнародних і всеукраїнських науково – прак-тичних конференціях: Научно-техническая конференция к 50-летию института «Укр-гипроводхоз» «Достижения научно-технического прогресса – в проекты мелиоратив-ного строительства». Киев. «Укргипроводхоз» - 4-5 декабря 1986 г; Республіканська конференція «Достижения НТП в мелиорацию и водное хозяйство». Рівне 16-18 лис-топада 1987 р.,ІІВГ; Нарада-семінар Держводгоспу та Одеського облводгоспу «Про-блема використання озера-водосховища Сасик у народному господарстві». Татарбу-нари 11-14 липня 1990 р.; Нарада-семінар Держводгоспу України та Одеського облводгоспу «Проблема використання води озера-водосховища Сасик для зрошення земель Дунай-Дністровської зрошувальної системи. Одеса. 16-18 січня 1992 р.; Перша Всеукраїнська наукова конференція «Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія». Київсь-кий національний університет імені Тараса Шевченка. Географічний факультет. Ка-федра гідрології та гідрохімії. Київ. 25-27 вересня 2001 р. Зб. матеріалів. С.451-459; Міжнародна науково-практична конференція «Актуальні проблеми та перспективи розвитку водного господарства і меліорації земель» присвячена 55-річчю кафедри «Гідромеліорація та економіка природокористування» Херсонського Державного аг-рарного університету. Херсон. 26-29 серпня 2009 р. Зб. матеріалів. С.102-103; Перший міжнародний водний форум «Інтегроване управління водними ресурсами: досліджен-ня, інновації, освіта». Київський національний торгівельно-економічний університет. 27 листопада 2013 р. Зб. мат. С.245-275; Проблеми інформатизації: Матеріали третьої міжнародної науково-технічної конференції. 11-13 грудня 2014 р. Київ: ДУТ, НТУ; Полтава: ПНТУ, Катовіце:: КЕУ; Париж: Університет Париж VII Вєнсент-Сен-Дені; Орел: ОДУННВК; Харків: ХНДІТМ, 2014. 84 с.

Публікації. Основні положення й найважливіші результати дисертаційної ро-боти опубліковано в науковій праці загальним обсягом більше 30 а.а., у тому числі 141 стаття, 38 - у наукових фахових виданнях, 103 - в інших наукових виданнях, 15 - матеріалах конференцій, 3 – колективних монографіях, 3 – навчальних посібниках, 2 патентах.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається з вступу, 7 розділів, ви-сновків, переліку посилань з 539 найменувань, розміщених на 42 аркушах, а також 13 додатків. Повний обсяг дисертації 380 стр., зокрема 55 рис., 40 таблиць. Додатки об-сягом 435 стр., що містять 166 рис., 263 табл. виділено в окрему книгу.

17

\ РОЗДІЛ 1 ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ В СИСТЕМІ «ПОЛИВНА ВОДА -

ҐРУНТИ – СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКІ РОСЛИНИ» ТА НАПРЯМКИ ЇХ ВИРІШЕННЯ

Наведено результати аналізу попередніх теоретичних та практичних дос-ліджень з проблеми екологічної безпеки зрошуваних земель півдня України в тому числі світового досвіду сталого природокористування, оцінки техноген-них впливів на їх стан, способів оцінки екологічного ризику зниження родючо-сті, забруднення, засолення, осолонцювання ґрунтів. Обґрунтовано нормативи, які прийняті в дисертаційній роботі для визначення якісної складової поливної води та безпечного екологічного стану зрошуваних ґрунтів.

1.1. Літературний огляд екологічних проблем забезпечення України вод-ними ресурсами, якості поливної води і шляхи їх вирішення

Забезпечення України водними ресурсами є однією з найнижчих у Єв-ропі – 52,4 км3 у середній за водністю рік. З урахуванням притоку із суміжних держав стік сягає 87,1 км3. При врахуванні стоку Дунаю Кілійським гирлом за-гальні водні ресурси збільшуються до 209,8 км3 [263, 371, 450, 484, 486].

Більше половини річкових вод зосереджено на територіях, де водоспо-живання не перевищує 5% загальнодержавного. У східних та південних регіо-нах водозабезпеченість недостатня і здійснюється за рахунок урегульо-ваності стоку та перекидання стоку р. Дніпро у ці регіони [411, 484].

У каскаді дніпровських водосховищ зрегульовані 43,8 км3 води, або май-же 80 % стоку території держави. Загальна урегульованість стоку держави у понад 1000 водосховищах - 55 км3 води [371, 486].

Прогнозні ресурси підземних вод України оцінюють у 22,5 км3/рік, а екс-плуатаційні запаси цих вод становлять 5,7 км3/рік [484].

Стічні води сільського господарства, скинуті у природні водні джерела, в останні 15 років становили від 6,33 км3 у 1991 р. до 2,66 км3 у 1999 р. Крім цьо-го, у затоки Чорного й Азовського морів щорічно скидається до 0,8 км3 дрена-жно-скидних вод із зрошувальних систем, які частково можна використати для зрошення. Площа зрошуваних земель в Україні в 1990 р. складала 2465,9 тис. га. З них у 1998 р. поливалося всього 1801 тис. га [484]. Нині зрошується не бі-льше 500 тис. га.

За останні 30 років на зрошення 1 га земель у державі витрачалося води від 3390 м3/га у 1990 р. до 1203 м3/га у 1998 р., а загальні витрати води на зрошення при цьому становили 7,76-2,17 км3 за вегетацію [411, 484, 485].

18

На 70-73 % площі зрошуваних земель використовуються поливні води з мінералізацією менше 1000 мг/дм3, на 18-20 % площ зрошуваних земель засто-совують воду з мінералізацією 1000-2000 мг/дм3, а на площі 7-9 % - більше 2000 мг/дм3 [263, 411, 446, 447].

Аналіз літературних даних [19, 20, 53, 55, 72, 74, 136, 172, 231, 235, 240, 243, 251, 255, 257, 260, 263, 266, 269, 271-274, 276-278, 285, 287, 298, 295, 301, 303, 304, 310, 337, 345, 355, 371, 373, 500, 524, 532 й ін.] свідчить, що загальна мінералізація води джерел зрошення змінюється в межах - від 300-500 до 3500 мг/дм3 і більше. Значна мінливість мінералізації води джерел зрошення обумо-влена різним хімічним складом: від гідрокарбонатно-кальцієвого (рр. Дніпро, Дунай, Дністер, Південний Буг [74, 263]) до хлоридно-натрієвого (р. Інгулець [269, 308], оз. Сасик) [234, 292, 467], сульфатно-натрієвого (р. Інгул, оз. Кагул [307], Катлабуг [342], Китай [295], Кугурлуй [291], Ялпуг) [263, 294,], гідрокар-бонатного магнієвого або натрієвого та інших типів в дренажно-скидних водах.

Пересічна витрата води Дніпра 1700 м3/с, річний стік 53,5 км3 Його вода-ми зрошуються землі Каховської (262 тис. га), Приазовської, (31,85 тис. га) Ге-нічеської, Північно-Рогачицької (81,8 тис. га), Сірогозьської (116,5 тис. га) Кра-снознам'янської (72,5 тис. га), Каланчакської, Криворізької (30 тис. га), Північ-но-Тарасівської (10,8 тис. га), Октябрської (13,5 тис. га) зрошувальних систем і численних зрошувальних систем уздовж Північнокримського (358,7 тис. га) і Дніпро-Донбас (165 тис. га у тому числі: Магдалинівська 25,7 тис. га; Царичан-ська 12,83 тис. га) каналів. [263, 325, 450, 486].

Підвищення мінералізації та зміни хімічного складу води в річках є ре-зультатом інтенсифікації сільськогосподарського виробництва та господарської діяльності людини. Загальна мінералізація води Дніпра в останні 30 років зрос-тає. Так, у вегетаційний період 1983 р. вона складала 228-350 мг/дм3, у 1993 р. - 360-560, у 2001 р. - 397-590 мг/дм3. У літні місяці зростала й усереднена вели-чина рН із 7,7 у 1983 р. до 8,54 у 2001 р. [309].

У хімічному складі води Дніпра серед аніонів переважає НСО3- із вміс-

том 131-195 мг/дм3, серед катіонів - кальцій - 38-54 мг/дм3 [238, 309]. Концен-трація інших іонів змінювався в межах: SO4

2- - 42-192; CO32- - 0-12, Cl- - 32-60;

Mg2+ - 14-56, Na+ - 25-37, K+ - 2,7-6,7 мг/дм3 [272]. Величина рН і пов’язана з нею лужність води Дніпра зростає в процесі

самотічного руху по магістральних і розподільчих каналах на 0,4-0,8 одиниці і на зрошення подається сильно лужна вода [292]. Ці дані підтверджуються по-годинними, добовими та сезонними змінами лужності іригаційних вод у голов-ному Каховському магістральному каналі протяжністю 130 км та його бічних

19

розгалуженнях результатами досліджень Рябцева М.П, [420]. Водою р. Дунай зрошуються землі Придунайської, Суворівської, Татар-

бунарської, Кілійської зрошувальних систем із загальною площею зрошення у 1991 р. близько 120 тис. га [325, 400].

Води р. Дністер є джерелом зрошення Нижньодністровської (37 тис. га), Білгород-Дністровської, Маяко-Біляєвської зрошувальних систем. Загальна площа зрошення тільки в межах Одеської обл. близько 70 тис га. Пересічна ви-трата води 300 м3/с, середньорічний стік близько 9,46 км3 [400, 484].

Загальна мінералізація води з березня по жовтень змінювалася в межах 430-648 мг/дм3. Переважаючим аніоном є гідрокарбонат, вміст якого змінюєть-ся від 195,2 до 274,5 мг/дм3, а усереднена величина становить 52,3% від суми вмісту всіх аніонів. Вміст інших аніонів: SO4

2- - 75,2-171,8 мг/дм3, або 27,6%; СІ- - 32-76,7 мг/дм3, або 19,8%; СО3

2- - 0-9,0 мг/дм3, або 0,4% [276]. Про зрос-тання мінералізації і погіршення якості води р. Дністер в останні 50-60 років свідчать дослідження Алмазова [20]та Вишневського [72].

Вода р. Південний Буг використовується на зрошення земель, невеликих за площею (522-7727 га) зрошувальних систем у межах Миколаївської обл.: Бі-лоусівської, Каменської, Щербинівської, Новоодеської, Петрівської, Водяно-Лоринської, Вознесенської, Вольнівської, а також Південно-Бугської (12,2 тис. га) і ін., із загальною площею зрошення близько 70 тис. га. Пересічна витрата води річки близько 90 м3/с, середньорічний стік – 2,84 км3 [263].

Хімічний склад води гідрокарбонатний кальцієвий з мінералізацією 300-680 мг/дм3. В воді серед аніонів переважає гідрокарбонат (171,3-288,9 мг/дм3) - в середньому 54,1 % від суми всіх аніонів, а серед катіонів - кальцій (43,1-82,4 мг/дм3), або 40,6 % від їх суми [277, 310].

До джерел зрошення з мінералізованою водою відносяться води басейнів річок Сіверський Донець, Оскол, Айдар, Уди, Казенний Торець, Лугань, Інгу-лець, Самара, Вовча, Інгул, Кальміус, Кальчик, Міус, Кринка, Берда й ін. та придунайських озер Катлабуг, Китай, Кугурлуй, Сасик, Ялпуг.

Вода р. Інгулець розведена прісною водою р. Дніпро використовується для зрошення земель Інгулецької (62,7 тис. га), Явкінської (50 тис. га), Спаської й ін. зрошувальних систем у межах Дніпропетровської, Миколаївської і Херсо-нської областей. Загальна площа зрошення більше 150 тис. га. Середньо-річні витрати води в с. Могилівка становлять 8,68 м3/с, а за період спостере-жень змінювались від 0,71 (1954 р.) до 25,4 м3/с (1970 р.) [136, 162, 263].

За результатами досліджень Буданова, Мошинської [55], на початку екс-плуатації Інгулецької зрошувальної системи (1957р.) поливна вода мала високу

20

мінералізацію, яка досягала 4,5 г/л, з переважанням в ній хлоридів - до 2 г/л, що становило до 41,6 % від суми головних іонів. Вміст натрію - 1,22 г/л, або 38,3 %, кальцію та магнію разом - до 11,5 %, гідрокарбонатів - 1,5 %.

Воду річки Інгул використовують для зрошення земель невеликої за пло-щею Костичівської зрошувальної системи в Баштанському районі Миколаївсь-кої області. Загальна площа зрошення 2100 га, причому 65 % території має сла-бке, а 33 % - середнє осолонцювання за натрієм. Мінливість загальної мінералі-зації води річки незначна - 1086-1184 мг/дм3 [263].

Вода озера Китай через відсутність у цьому районі прісних вод викорис-товувалася для зрошення земель Василівської, Приозернянської, Червоноярсь-кої, Холмської зрошуваних систем і окремих ділянок малого зрошення в Кілій-ському та Татарбунарському районах. Загальна площа зрошуваних земель - 12,7 тис га [456]. Мінералізація води - від 980 до 6200 мг/дм3 і за цим показником вода в значній частині проб непридатна для зрошення. В хімічному складі до-мінують сульфати та натрій: вміст першого сягає 50-68 % від суми аніонів; дру-гого - 59-68 % від суми катіонів [263].

Вода озера Ялпуг [294] використовується для зрошення земель Новосе-лівської, Котловинської, Міжрайонної, Виноградівської, Ялпугської, Озернян-ської зрошуваних систем і ділянок “малого” зрошення в господарствах Болгра-дського району. Загальна площа зрошуваних земель - 12,1 тис. га [400]. Мінералізація і склад води в озері постійні з чітко сформованою зональністю збільшення мінералізації з південної до північної частини озера (від 1,1-1,6 г/дм3 до 2,0 і більше г/дм3) при стабільному сульфатно-натрієвому складі [263].

Хімічний склад води озера Ялпуг характеризується наступними показни-ками: сульфати - 428-720 мг/дм3; хлориди - 238-376; гідрокарбонати - 210-288; натрій - 288-498; магній - 80-120; кальцій - 48-66; калій - 5-18 мг/дм3. Величина водневого показника рН - 7,8-8,5 [294].

Отже у хімічному складі води природних джерел зрошення переважають основні шість іонів: HCO3

-, Cl-, SO42-, Ca2+, Mg2+, Na+ [452]. Перевага тих чи ін-

ших іонів визначає як мінералізацію води, так і її придатність для зрошення і породжує наступну проблему – небезпеку для зрошуваних земель.

У державному стандарті України на поливну воду [139] зазначено, що природні води джерел зрошення характеризуються за такими найважливішими показниками якості: загальна мінералізація, вміст головних іонів, величина во-дневого показника рН, співвідношення катіонів, лужність, концентрація шкід-ливих речовин, вміст збудників захворювань людини і тварин.

Встановлено, що для оцінки придатності природних вод для зрошення

21

необхідно враховувати, як можливе засолення, так і осолонцювання ґрунтів [29, 54, 57, 162, 194, 200, 205, 206, 229, 240, 248, 255, 263, 303, 304, 307, 336-340, 345, 360, 389, 390, 421, 462, 470, 500, 501, 524, 529-532 й ін.]. Зрошувальна вода може мати невелику мінералізацію (до 1 г/дм3), але в її складі переважатимуть токсичні для рослин іони хлору, натрію, а при високому вмісті в поливній воді останнього відбувається витіснення кальцію і магнію з ґрунтового вбирного комплексу і збільшення в ньому вмісту натрію [25, 28, 87-89, 99, 108, 193, 196, 198], що веде до осолонцювання ґрунтів. Іони натрію зрошувальної води витіс-няють катіони кальцію і магнію з ґрунту в меншій мірі, якщо вони присутні в вигляді нейтральних солей (Na2SO4), ніж тоді, коли іон натрію тієї ж концент-рації присутній в вигляді солі NaHCO3 або Na2CO3. Суттєво й те, що різні на-трієві солі з різною токсичністю впливають на сільськогосподарські культури [7, 8, 26-29, 53, 78, 97, 345 й ін.].

Важливим показником можливого натрієвого (содового) засолення ґрун-тів є вміст іонів ÑÎ 3

2-, ÍÑÎ 3- у зрошувальній воді і ґрунтах [194, 336, 337]. Бі-

карбонати зрошувальної води відіграють велику роль в процесі обмінної хіміч-ної реакції між водою і ґрунтовим розчином, коли в осад випадають карбонати кальцію і в меншій мірі магнію [452].

Концентрація іонів водню впливає на розвиток і життєдіяльність водних рослин і організмів, стійкість різних форм міграції елементів, ступінь агресив-ності води по відношенню до металів, бетону та іншого [10, 452]. Присутність іонів СО3

2- у воді фіксується при величині рН=8,2 і збільшується прямо пропо-рційно величині рН [452].

Шкідливими в природних водах є специфічні хімічні і органічні речови-ни: біогенні (NO , NO , NH ,PO ),2 3 4 4

- - + - пестициди, мікроелементи, важкі метали, радіоактивні речовини [42, 43, 51, 57, 452. 465].

Забруднення природних вод рік України сполуками азоту, пестицидами, винесеними з сільськогосподарських угідь, розглянуто в роботах Алексашкина И. В. [15], Пелешенко В.І. і Сніжко С.І. [437], Альокіна О.А. [10], вже згадува-них [19,72,83,189,266, 385] та ін.

Біогенні речовини, важкі метали, які містяться в зрошувальних природ-них водах і поступають у ґрунти в визначених кількостях, можуть бути цінними добривами або стимуляторами росту і розвитку рослин, мікробіолог-гічних процесів в ґрунтах [18, 76, 453]. Деякі з хімічних речовин не шкодять росли-нам, але можуть мати токсичну дію на організм людини або тварин при вико-ристанні цих рослин і їх врожаю для живлення [17, 83].

22

Проблемі впливу скидів промислових і господарсько-побутових стічних вод на погіршення хімічного складу природних вод джерел зрошення присвя-чені роботи [6, 32, 38, 72, 136, 150, 160, 238, 255, 263, 292, 378, 386, 401, 437, 484 та ін.].

Видобування 1 т залізної руди супроводжується винесенням у поверхневі води Інгульця від 0,3 до 11 м3 високо мінералізованих шахтних вод [136]. За даними Перехреста В.С., Стріхарчука В.П. та ін. [378], воду р. Інгулець нижче Кривого Рогу не можна використовувати для зрошення, бо містить концент-рації фенолів у 17 разів вищі ГДК, кадмію в - 8,7, заліза - в 4,2, алюмінію - в 3,7, марганцю - в 4,5, нафтопродуктів - у 158, азоту аміаку - в 2,4 рази.

Щоб визначитись з хімічним складом природної води, вивчити його мін-ливість, Альокін у 1946 р. [10] запропонував по переважаючому аніону ділити їх на три класи - гідрокарбонатний (С), сульфатний (S), хлоридний (Сl).

Буданов [57] виділив вісім іригаційних типів води для півдня України, в основу яких покладені мінералізація, співвідношення вмісту натрію до кальцію та натрію до суми кальцію з магнієм, мг-екв/дм3. Всі води з мінералізацією 1000-3000 мг/дм3 можуть застосовуватись для зрошення, якщо сума всіх речо-вин хімічного складу (мг-екв/дм3), поділена на величину жорсткості (Са2+ + Mg2+), не буде перевищувати: 4 - для середньо і важко суглинистих ґрунтів; 5 - для легко суглинистих; 6 - для супіщаних і піщаних ґрунтів. При тих же показ-никах, але з мінералізацією води понад 3000 мг/дм3 всіх солей необхідно про-водити розбавлення прісною водою [56].

Для уточнення загального показника придатності води для зрошення на основі того ж хімічного аналізу проводять оцінку її на можливість осолонцю-вання ґрунтів при зрошенні і визначають необхідність її поліпшення. Якщо співвідношення Na+ до Са2+ не більше одиниці, чи співвідношення Na+ до Са2+ + Mg2+ не більше 0,7, то це підтверджує придатність води для зрошення. Якщо ці показники вищі, то, незважаючи на загальну придатність води, її необхідно гіп-сувати і розбавляти прісною водою [56].

Приведена методика оцінки якості поливної води є найбільш жорсткою, але й вона має недоліки, бо не враховує можливості магнієвого осолонцювання.

Вивчаючи якість зрошувальної води в зв’язку з загрозою осолонцювання ґрунтів, Антипов-Каратаєв і Кадер [29] виявили залежність між поглинутим Na+ і концентрацією солей в зрошувальній воді та запропонували оцінку зро-шувальних вод за коефіцієнтом іонного обміну.

Важливим критерієм оцінки якості води для зрошення є вміст в ній маг-нію, який негативно діє на ґрунти при його вмісті в поливній воді понад 50 %

23

від суми кальцію та магнію. Він підсилює адсорбцію натрію ґрунтом з поливної води і шкідливу дію натрію на ґрунти. Загроза магнієвого осолонцювання ґрун-тів визначається за методикою Сабольча і Дарабі [421].

Стеблер [57] запропонував лужну характеристику зрошувальної води, на основі розрахунку стовпа води в дюймах, при випаровуванні якої кількість лугу (300 кг/га соди) достатня для пошкодження ґрунту товщиною в 1,2 м і загроз-лива для більшості посівів.

Департамент сільського господарства США в циркулярі № 969 [470] дає класифікацію зрошувальних вод на основі встановлення загрози засолення і пі-длуговування ґрунтів. Ця класифікація слугує іригаційною оцінкою. Для визна-чення осолонцювання ґрунтів прийнято коефіцієнт поглинання натрію ґрунта-ми з поливної води [537].

Можейко і Воротнік [345] виділили три класи вод за ступенем їх мінера-лізації, г/дм3: менше 1; 1,0-3,0; 3,0-5,0 та групи за вмістом суми натрію і калію (%), типи за характером реакції і підтипи за характером аніонів, які повторю-ються в кожному класі. Іригаційна характеристика (r) базується на вмісті суми натрію та калію від суми всіх катіонів з трьома градаціями (%): 75 і більше - досить загрозливі для осолонцювання ґрунтів; 66-75 - загрозливі; 65 і менше - незагрозливі.

Для іригаційної оцінки поливної води використовується величина відно-шення між кількістю активного натрію і коренем квадратним величини вмісту активного кальцію, в якій величина приведеного співвідношення менше одини-ці [108]. На думку автора [240, 298, 304], ця оцінка для умов України неприйня-тна. Активність натрію в воді вища, ніж кальцію, проте одновалентні катіони більш активні як до вкорінення в ґрунтовий вбирний комплекс, так і до замі-щення катіонами з більш високою валентністю.

Наявність і одночасне використання декількох класифікацій та методів оцінки води не вирішує проблеми, а тільки посилює її. Вирішити цю проблему мав введений в дію Державний стандарт України “Якість поливної води” [73], але цього не сталось. У стандарті немає єдиного підходу до вирішення пробле-ми, а є набір багатьох методик оцінки, які несумісні і ускладнюють процес ви-значення якості води в джерелах зрошення. Крім цього, стандарт передбачає використання для зрошення умовно придатних вод, які вимагають поліпшення якості шляхом внесення кальцієвих солей [246, 265, 268, 292, 299].

Одним із позитивних заходів поліпшення якості води в р. Інгулець є про-мивання русла шляхом подачі води з Карачунівського водосховища [378]. В ре-зультаті таких заходів відмічено поліпшення якості поливної води на водозаборі

24

Інгулецької зрошувальної системи, умов існування водних живих ресурсів у ба-сейні річки, екологічне оздоровлення її водних ресурсів [378].

У зв'язку з відчутним значним дефіцитом води набуває все більшого зна-чення проблема розумного, раціонального використання прісної води [162, 263, 484] й особливо очищення дедалі зростаючих об'ємів стічних вод [251].

Вимоги до якості очищення води, інформацію про водопостачання і ка-налізацію промислових підприємств, прояснення стічних вод від грубодиспер-сних завислих та колоїднодисперсних речовин розглянуто в роботі «Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод» [160].

Питання очищення вод від нафтопродуктів на основі нових багатофунк-ціональних промислових еврітермальних бактерій-деструкторів вуглецевмісних сполук розглянуто у роботі Астрової та Астрова.

Бараков Р.Ю., Солодовніков Т.В. [40] розглядають хітин та деацильоване похідне хітозан як реальну альтернативу традиційним методам очищення стіч-них вод промислових підприємств від шкідливих забруднювачів.

Проблемі покращання якості природної води перед подачею на зрошення присвячено багато робіт. Питання розпріснення слабо-мінералізованих вод об’ємами прісної води висвітлено в роботах Буданова [56, 57], Хруслової Т.Н. [466-468], використання гіпсу, фосфогіпсу для покращання хімічного складу - в роботах [41, 240, 504, 514, 518, 523, 527 та ін.].

Отже, аналіз літературних даних з вивчення якості води в природних джерелах зрошення свідчить про негативний вплив господарської діяльності людини, яка обумовлює поступове зростання загальної мінералізації та зміну хімічного складу води (зменшення вмісту гідрокарбонатів, кальцію; зростання - хлоридів, натрію, магнію), зростання вмісту токсичних забруднювачів і потре-бує контролю, накопичення та аналізу інформації, яка дозволила б системати-зувати й класифікувати воду природних джерел зрошення з точки зору придат-ності для зрошення та безпеки для зрошуваних земель.

1.2. Формування режимів зрошення сільськогосподарських культур та їх впливу на екологічний стан зрошуваних земель

Основною тенденцією сучасного зрошуваного землеробства, особливо в зарубіжних країнах, є отримання високих, економічно доцільних врожаїв сіль-ськогосподарських культур при умові мінімізації витрат ресурсів на формуван-ня цих врожаїв, збереження родючості ґрунтів та екологічного стану зрошува-

25

них і прилеглих до них земель [409-415, 417, 528 й ін.]. Головним ресурсом, додатковим в порівнянні з богарним землеробством, що витрачається на зрошуваних землях, є вода. Кількість та якість поливної во-ди, що подається на поля при зрошенні, визначає в підсумку (при умові підтри-мання всіх інших факторів розвитку рослин в заданих межах) не тільки рівень врожайності сільськогосподарських культур [175] і, відповідно продуктивність поливної води, а й екологічний стан зрошуваних земель, напрямки та інтенсив-ність розвитку ґрунтових процесів на них [466-469, 524, 532, 537-539]. Тому в останні роки приділялась значна увага дослідженням з визначення впливу зро-шення на родючість ґрунтів [409, 529] і гідрогеолого-меліоративний стан зро-шуваних та прилеглих до них земель, експериментальним дослідженням з об-ґрунтування ресурсозберігаючих технологій зрошення (водозберігаючі та ґрун-тозахисні режими зрошення, агромеліоративні заходи зі збереження та відтво-рення родючості ґрунтів, системи їх удобрення та обробітку і т. ін.) [47, 104].

Результати досліджень використані у рекомендаціях і нормативних доку-ментах [379-381], застосовуються для оцінки меліоративного стану зрошуваних земель, проектування зрошення і в нормативній базі інформаційно-дорадчих та інформаційно-обчислювальних систем управління окремими технологічними процесами в зрошуваному землеробстві (ІОС “Полив”, “Добрива”, “Хімічна меліорація” та інші) [184, 208, 210, 379-381, 385].

В різних ґрунтово-кліматичних умовах проводяться дослідження з ви-вчення ступеню забрудненості ґрунтів, ґрунтових, підземних і поверхневих вод токсичними речовинами, що вносяться на поля з поливною водою і меліоран-тами [213, 424, 446, 447].

Нерівномірність природного зволоження у часі й територіально є крите-ріальною ознакою доцільності зрошення [263, 318, 359, 363, 450]. У Степу Ук-раїни випаровування вдвічі перевищує надходження вологи з опадами. Без-дощові періоди протягом 7-10 і більше днів за високого термічного градієнта ініціюють сумарне водоспоживання в агроценозах до 6 мм/добу і більше [233, 232, 379, 413-415, 515, 539]. Для Лісостепу й Степу України середній дефіцит природного водного балансу становить 176-285 мм і більше, який варто змен-шувати шляхом іригації [21, 22, 203,204, 209, 210, 315, 369, 381, 402, 445]. Це призводить до того, що на 15-18 млн. га земель майже щорічно виникає дефіцит вологозабезпечення [450]. Недостатня сума опадів у степовій і сухо-степовій зонах, як протягом року, так і вегетаційного періоду, яка часто супроводжується тривалими до 30-70 днів, бездощовими періодами, суховіями та періодичними посухами, зумовлює низьку продуктивність землеробства, нестабільну у часі

26

урожайність сільськогосподарських культур [74, 263, 411]. Аналіз репрезентативних рядів метеоданих у Лісостепу також свідчить

про високу ймовірність потреби у зрошенні посівів (74-81%, зрошувальна нор-ма 2800-3200 м3/га). Розрахункові поливні норми 500-1000 м3/га неоднозначно сприймаються виробничниками з огляду на вірогідність випадання рясних до-щів і небезпеку перезволоження ґрунту. Кількість атмосферних опадів у зоні, як правило, є недостатньою для оптимального зростання с.-г. культур, тому з час-тотою 75% зрошувальна норма становить 2800-3200 м3/га. Відтворення приро-дного гідрологічного режиму едатопів з ймовірністю 40-50% можливе за зро-шувальної норми по лінії Суми — Тернопіль 1520-570 м3/га [474]. За екологіч-ними й економічними показаннями на території Лісостепу доцільне вибіркове, динамічне зрошення з урахуванням поточної метеорологічної ситуації. Завдяки цьому зростатиме ефективність використання природних і господарських ресу-рсів [396].

Для прогнозування та кількісної оцінки процесів, що протікають в агрое-косистемах при зрошенні, розробляються теоретичні моделі, що базуються на законах термодинаміки і енергомасопереносу [7, 22, 48, 98, 99, 203, 379, 429, 449, 461, 479, 480, 481. 491, 494, 498, 515, 530, 534, 538, й ін.].

Однак автономність дослідження, відсутність комплексного підходу і ко-ординації в роботі спеціалістів різних галузей науки не дозволяють розробити методи оцінки і прогнозу стану агроекосистеми при зрошенні, як одного цілого, виконати кількісну оцінку антропогенних змін на зрошуваних масивах, що бу-дувались би на екологічних критеріях [449, 450]. Крім того, суттєвим недоліком досліджень, що виконувались, є та обставина, що вивчення впливу зрошення на стан складових та агроекосистем ведеться на фоні застосування біологічно оп-тимальних режимів зрошення сільськогосподарських культур, що розроблені з передбачення отримання максимальних врожаїв [479, 480, 481]. В світовій практиці, головною є тенденція, що базується на екологічній та економічній доцільності технологій зрошення і теорії оптимальної, а не максимальної біоп-родуктивності. При цьому ґрунт розглядається як найважливіший елемент аг-роекосистеми, якому притаманні функції поглинання, самоочищення і самовід-ведення [531, 533].

Таким чином, сучасний світовий і вітчизняний (передовий) досвід зрошу-ваного землеробства свідчить про необхідність перегляду існуючих підходів до планування зрошення.

Результати наукових досліджень, спрямованих на економічне обґрунту-вання режимів зрошення сільськогосподарських культур направлені, насампе-

27

ред, на застосування нових технологічних рішень [22, 364, 369, 370, 480, 481]. Та-кі пошуки сприяють розробці, обґрунтуванню, впровадженню ресурсоощадних тех-нологій вирощування врожаїв зерна сільськогосподарських культур при зрошенні, зниження затрати поливної води на тонну прибавки врожаю та схему дослідів для вивчення режимів зрошення [364, 412-415, 417].

Економічно обґрунтовані режими зрошення дають змогу заощаджувати до 30-40% зрошувальної води порівняно з рекомендованими на сьогодні [232, 233, 315, 412-415]. За рахунок цієї води можна додатково розширити площу поливних зе-мель на 15-20%, а зниження зрошувальних норм сприятиме поліпшенню екологі-чної ситуації в агроландшафтах [232, 233, 364,410, 411].

В основу сучасних режимів зрошення покладені норми витрат води на виробництво одиниці врожаю сільськогосподарської продукції, що визначені на основі експериментальних водно-балансових досліджень за вологістю розраху-нкового шару ґрунтів на протязі періоду вегетації рослин [21, 22, 370, 449, 479-481]. Такі дослідження в абсолютній більшості проводились тільки в межах ро-зрахункового, як правило, метрового шару ґрунтів і за вихідну гіпотезу викори-стовувалось положення про те, що при вологості ґрунтів, рівній або меншій від найменшої вологоємкості (НВ), відсутні скиди води за межі розрахункового шару, а витрати води на виробництво одиниці врожаю сільськогосподарських культур були автоматично враховані й витрати поливної води, що інфільтрува-лась за межі розрахункового шару [210, 232, 233, 402, 412, 494]. Ця методоло-гічна помилка призвела до завищення норм витрат води на виробництво одини-ці врожаю, а відповідно і до формування завищених поливних та зрошувальних норм [232, 233, 412-415 й ін.].

Крім того, в існуючій методології (розрахунку) поливних норм закладено хибні положення, що також призводить до нераціональних витрат поливної во-ди і підвищення навантаження як на ґрунт, так і на агроекосистеми в цілому [231, 235, 241, 249, 252, 266, 270, 283, 284, 286, 302, 412].

Справедливо вважається, що для кожної культури існує діапазон оптима-льної вологості (ДОВ) розрахункового шару ґрунтів, підтримання вологості в межах якого на протязі періоду вегетації забезпечує оптимальний рівень сумар-ного випаровування вологи рослиною і формування максимального за забезпе-ченістю вологою врожаю. Верхньою межею такого діапазону приймається во-логість, що відповідає найменшій вологоємкості (НВ), а нижньою (залежно від ґрунту й фаз розвитку сільськогосподарської культури) - 0,6-0,8 НВ [7, 48, 60, 209, 263, 397, 411, 439, 443].

На основі визначення ДОВ розрахункового шару, вважалось, що при во-

28

логості, рівній НВ, а тим більше, нижчій за неї, не відбувається скидання воло-ги за межі розрахункового шару. Тому і до визначення товщини останнього пі-дходили тільки з огляду на факт розміщення його в межах основної (біля 3/4) частини кореневої системи без врахування особливостей вологопереносу при проведенні поливів [1, 3, 4, 21, 370, 481].

В той же час, як показали дослідження процесів вологопереносу в ґрунтах зони аерації, виконані на основі використання теорії потенціалу вологості ґрун-тів, придання характеристики константи, при якій вся волога утримується в ґрунті без скидання за межі розрахункового шару є помилковим [48, 98-100, 106, 143, 156, 461 й ін.]. Ця помилка випливає з методів визначення НВ. Відомо, що для її визначення до цього часу використовується метод заливу ґрунтових площадок, суть якого полягає в експериментальному встановленні величини вологості ґрунту після припинення процесу її стікання з ґрунту. При цьому спо-стереження за процесом стікання вологи здійснюються за допомогою термоста-тно-вагового методу визначення вологості, точність якого знаходиться в межах ±1 % [60, 412]. Недостатня точність цього методу і стала, на наш погляд, голо-вною причиною придання НВ значення константи, так і, як наслідок в отриман-ні при визначенні завищених її величин.

Відомо, що структура порового простору, як і об’єм пор, в різних ґрунтах різна. Так в легких за механічним складом ґрунтах (піщані, супіщані) основну частину складають відносно великі за розміром пори, які швидко звільняються від вологи під дією гравітаційних сил. Пори ж, в яких волога утримується за рахунок дії капілярно-меніскових сил, складають у цих ґрунтах незначну час-тину [110, 143, 156, 157, 159, 183, 263, 363, 397, 443].

Тому, коли після звільнення великих за розміром пор, відбувається сті-кання вологи з малих, об’єм яких до того ж, досить незначний, з допомогою термостатно-вагового методу, зміна вологості ґрунту не фіксується, так як ці зміни значно менші за точність методу. В важких ґрунтах (суглинки, глини) на-впаки, основна частина пор - це малі за розміром, тому за один і той же промі-жок часу зміни вологості значні і фіксуються термостатно-ваговим методом. Ці обставини і призвели до того, що на легких ґрунтах за НВ вважається вологість, що встановлюється в них через 1-3 доби після заливу площадок, а на важких – 10 і більше діб. І, як наслідок, вологість при НВ на різних типах ґрунтів має різ-ні величини всмоктуючого тиску - від -0,08...-0,1 атм. для легких до -0,3...0,5 атм. для важких ґрунтів. З цього випливає, що за НВ в різних ґрунтах прийма-ється вологість, яка утримується в порах з різною силою, а отже і має різну дос-тупність для рослин. Але це є протиріччям визначенню НВ [60, 143, 183, 201,

29

369, 370, 379-381, 402, 448, 461 й ін.]. Для обґрунтування нових екологічних принципів планування зрошення

необхідно проводити комплекс теоретичних та експериментальних досліджень, які б включали:

- вивчення процесів водоспоживання сільськогосподарських культур в рі-зних ґрунтово-кліматичних умовах і розроблення на цій основі водозберігаю-чих ґрунтозахисних режимів зрошення, що забезпечують отримання оптималь-них з точки зору екологічного навантаження врожаїв сільськогосподарських культур;

- вивчення ґрунтових процесів в агроекосистемах з метою визначення критичних значень і оптимальних діапазонів регулювання показників, що хара-ктеризують екологічний стан системи в цілому, так і окремі її складові;

- розроблення математичних моделей водного, сольового, теплового та поживного режимів і режиму забруднюючих речовин в ґрунтових екосистемах;

- удосконалення існуючих та розроблення нових методів і способів прое-ктування і оперативного планування екологічно безпечного зрошення.

1.3. Вплив тривалого зрошення й господарювання на урожайність сільсь-когосподарських культур, родючість ґрунтів та екологічний

стан зрошуваних земель

Багаторічна практика зрошення сільськогосподарських культур у зоні не-достатнього природного зволоження півдня України підтверджує можливість отримання високих і стабільних врожаїв на чорноземних та темно-каштанових ґрунтах [47, 153, 165, 232, 233, 245, 254, 363]. Врожаї при зрошенні одержують у 2-5 разів вищі, ніж без зрошення [6, 21, 22, 47, 143, 153, 157, 200, 263, 315].

Частка краплинного зрошення у світі неухильно підвищується і становить зараз 2%, зокрема а країнах ЄС вона досягла 0,5-17% (Іспанія). Середня ефекти-вність гідромеліоративного прийому — 70-95% порівняно з 65-85% за викорис-тання різних способів дощування [200].

В умовах Півдня України в 2003,2005,2006 pp. апробовано чотири агротех-нології вирощування ранньої картоплі — без зрошення, поливи борознами, мік-родощування, краплинне зрошення. Сумарне водоспоживання культури з 0-50 см шару богарного ґрунту дорівнювало 78% від показника з двометрової його товщі. За краплинного поливу — 83.4% і у решті варіантів — 95-99%. Зрошен-ня забезпечувало істотну прибавку врожайності бульб (77,9-114,4 ц/га) порів-

30

няно з неполивними ділянками (212 ц/га). Найвищу продуктивність (241 ц/га). окупність зрошувальної води (21,8 кг/м3), умовно чистий прибуток (2938-5361 грн/га) і коефіцієнт водоспоживання (105) отримано після краплинного зро-шення поливною нормою 612-660 м3/га. Вихід товарної продукції при цьому стабілізувався на рівні 90,1%, а кількість бульб з одного куща досягла 8,1 шт. супроти контрольного показника 4,7 шт./рослину. Натомість мікродощування і борозенне зволоження насаджень картоплі сприяли формуванню крупніших (74-76 г) бульб [200].

В умовах зрошення при достатній кількості азоту в ґрунті збільшується вміст протеїну в зерні пшениці; в олійних культурах (соняшник, соя, кунжут і ін.) накопичується більше жиру, у цукровому буряку - цукру, у картоплі - крох-малю; у бавовнику збільшуються довжина й міцність волокна, поліпшуються смакові якості, аромат і колір плодів і овочів [263].

Так, на чорноземі південному залишково-слабосолонцюватому важкосуг-линковому (Миколаївський ІАПВ УААН, 2006-2008 pp.) досліджено ефектив-ність восьми систем удобрення буряку цукрового гібрида Український ЧС 70. Мінеральні добрива N45-180Р45-180К10-90. солома 8 т/га і сидерат 10 т/га. На мініма-льно удобреному (N45P45) контролі отримано 40,8 т/га коренеплодів з цукристі-стю 16,7%. Збільшення доз мінеральних добрив супроводжувалось істотним (20,6-23,0 т/га) приростом урожайності. Сидерація, навпаки, зумовила 11,5% її зниження через сповільнену мінералізацію зеленої фітомаси при дефіциті ґрун-тової вологи. Сумісне застосування соломи і N120P120K90 забезпечило врожай-ність 61,0 т/га або на 49,5% вище базової, при найвищому вмісті цукру (17,2%) в коренеплодах. Найефективнішою була органо-мінеральна система удобрення буряку цукрового — заорювання 10 т/га сидеральної маси з внесенням N120P80К90 [59].

Разом з тим практика виявила ряд негативних наслідків зрошення [13, 32, 37, 54, 83, 130, 142, 150, 157, 158, 161, 172, 179-182, 198, 208, 210, 220, 221, 241, 261, 271, 290, 340, 359, 385, 389, 390, 404, 411], які впливають на родючість ґру-нтів [23, 26, 37, 54, 55, 101, 160, 164 й ін.], якість і кількість врожаю, а в підсу-мку - на економічну доцільність сільськогосподарського виробництва [21, 47] та на якість поверхневих і підземних вод у зоні великих зрошуваних масивів [55, 72, 106, 148, 158, 172, 179-183, 250, 263, 302, 321-323, 349].

При зрошенні поливна вода впливає на рослину, створюючи сприятливі водний і повітряний режими ґрунту, мікроклімат приземного шару повітря, те-мпературу ґрунту, фізико-хімічні й біологічні процеси в ґрунті [242, 251, 347]. Зволоження підвищує потенційну родючість ґрунту, забезпечує рослини досту-

31

пною вологою, активно впливає на врожайність сільськогосподарських культур [62, 242, 347, 355].

Дощування й полезахисні лісосмуги поліпшують мікроклімат. Протягом 7-10 діб після поливу різниця температури повітря, ґрунту й відносної вологості повітря згладжується [201, 209, 263, 312, 316, 427].

Температура ґрунту й повітря в денні години на зрошуваному полі нижча, а в нічний час вища в порівнянні з незрошуваним. Поливи підвищують воло-гість повітря приземного шару, зменшують випаровуваність, унаслідок чого по-слабляється повітряна посуха, знижується транспірація, нормалізується тургор рослин [21,22]. Поливи підвищують відносну вологість повітря (різниця дося-гає 20-50%), знижують максимальну температуру поверхні ґрунту (різниця до-сягає 25°С) і зменшують амплітуду її коливання в порівнянні з незрошуваним на 10-15°C [193, 201, 263, 316, 325].

На зволоженому ґрунті асиміляція у рослин протікає інтенсивніше, ніж на незрошуваному полі. Коренева система у вологому ґрунті швидко росте і без-перебійно забезпечує рослини водою й живленням у необхідній кількості, що сприяє росту й розвитку сільськогосподарських культур [300, 363, 483].

При оптимальному зволоженні знижується питомий опір при оранці, по-ліпшується якість обробки ґрунту. Зволожені ґрунти не піддаються вітровій еро-зії (дефляції) [201, 263].

Сівозміни в комплексі з технологічними заходами підвищують продукти-вність ріллі на 25-30 % при одночасному збереженні і підвищенні родючості ґрунту [217, 411].

З появою в Україні нових форм власності і господарювання, розкрупнен-ня господарств, розпаювання земель, розвитком ринкових відносин на селі, зростає кількість господарств, що матимуть невеликі площі землекористування і вузьку спеціалізацію [409, 410].

Запровадження вузькоспеціальних сівозмін з малою кількістю культур і короткою ротацією повинно враховувати чергування культур в таких сівозмі-нах і проводитись за законом плодозміну, що буде сприяти високій стабільній продуктивності культур [410].

Вирощування обмеженої кількості культур на ділянках фермерів і орен-даторів призводить до беззмінного вирощування одних і тих же культур, ство-рюючи екологічні передумови для масового розмноження властивих певним культурам шкідливих організмів [440].

Проблематичним залишається питання ведення господарства без худоби. Багато фермерських господарств, що спеціалізуються на виробництві технічних

32

і зернових культур, повністю виключили тваринництво. Це призводить до від-сутності в них гною і відмову від польового кормовиробництва, вирощування багаторічних трав, які збагачують ґрунт гумусом. Як наслідок цих тенденцій - є погіршення балансу гумусу і родючості ґрунту [315]. В таких господарствах поповнення органічних речовин ґрунту необхідно вирішувати за рахунок зали-шення на полі подрібненої нетоварної частини врожаю [457].

Поливна вода, що містить велику кількість натрію, підвищує лужність ґрунту (поглинутий натрій сприяє диспергуванню, підсилює анаеробний про-цес, сповільнюючи розкладання органічних залишків рослин, сприяє нагрома-дженню гумусу й утворенню грудкуватої структури) [471]. Мулисті наноси, принесені на поля з поливною водою, підвищують родючість ґрунту.

При поливі збільшується ступінь розчинності з'єднань фосфорної кисло-ти, утворюється колоїдний розчин гумусу, що поліпшує фосфорне живлення рослин [362, 392]. Однак при неправильних надлишкових поливах вода може зробити і несприятливий вплив на ґрунт, викликати підйом рівня ґрунтових вод [416, 418], збільшити вміст у них розчинних солей і як наслідок вторинне засо-лення й осолонцювання ґрунту [388-390, 404, 419, 426], вимивання поживних речовин із верхніх шарів у нижні й ін. При поливі навесні холодною водою й температурі повітря нижчій 20 °С температура листків рослин і повітря знижу-ється, що знижує фотосинтез, сповільнює ріст і розвиток багатьох сільськогос-подарських культур [449]. Несвоєчасні поливи, занижені поливні норми зни-жують врожаї сільськогосподарських культур, зменшують ефективність вико-ристання зрошуваних земель і зрошувальної води. Полив сильно мінералізова-ною водою гнітить рослини, знижує кількість і якість врожаю [263, 427].

Аналіз літературних джерел свідчить про негативний вплив довготрива-лого зрошення на найбільш важливі показники родючості - кількість гумусу в ґрунтах, його якісний склад, структуру ґрунтів, водно-сольовий і повітряний режими [40, 43, 44, 48-49, 58-60, 352, 355]. При надмірному зволоженні збільшується щільність ґрунту і об’єм недо-ступної для рослин вологи, погіршуються фільтраційні характеристики верхніх горизонтів, повітряний режим, в наслідок чого, змінюються склад і чисельність корисної і шкідливої ґрунтової мікрофлори [18, 23-25, 76, 183, 263]. Слід відмітити, що в розвитку цих негативних процесів не останню роль відіграють способи та режими зрошення, якість поливної води, ґрунтово-кліматичні умови і агротехніка вирощування сільськогосподарських культур. Останнім часом у сівозмінах питома вага багаторічних і однорічних трав була низькою. До тепер на поливних землях у недостатній кількості вносять ор-

33

ганічні добрива, а вирощують високопродуктивні культури, які виносять з ґру-нту значну кількість поживних речовин. Для їх компенсації частково вносять мінеральні добрива, які в комплексі з хімічними засобами захисту рослин приг-нічують ґрунтову мікрофлору, забруднюють ґрунти, поверхневі і ґрунтові води, продукти врожаю сільськогосподарських культур [38,39]. Досить активним фактором у формуванні ґрунтово-меліоративного стану зрошуваних земель є хімічний склад і мінералізація поливної води. В одних ви-падках мінливість складу і властивостей зрошуваних ґрунтів незначна, встанов-люється лише направленість ґрунтотворних процесів; в інших - зміни підда-ються кількісній оцінці. В умовах України мінливість складу і властивостей ґрунтоутворення на зрошуваних землях залежить від того, які води застосову-ють для зрошення: прісні чи слабомінералізовані. Зупинюсь на проблемах, які виникають при використанні для зрошення прісних вод. Внаслідок зрошення прісною водою гідрокарбонатного кальцієвого скла-ду з мінералізацією 0,3-0,6 дм3 майже повсюдно в зоні аерації ґрунтів з глибо-ким заляганням рівня ґрунтової води змінюється склад порових розчинів [86, 106, 159, 426, 461], зменшується вміст гіпсу і карбонатів [26, 54, 102, 105, 138], міняється склад катіонів обмінного комплексу - збільшується вміст магнію, на-трію за рахунок кальцію [53-55, 244], встановлюється промивний тип водного режиму, який спричиняє інтенсивний виніс легкорозчинних солей (в основному хлору, натрію, кальцію) в перші роки з верхніх в нижні шари зони аерації, зго-дом - на рівень ґрунтової води [48, 106, 154, 209, 315, 450]. До повсюдних і однонаправлених змін у зрошуваних ґрунтах дослідники відносять збільшення вмісту воднопептизованого мулу [162, 165, 193, 214], збільшення щільності підорного шару ґрунту [163, 178, 281, 354], скорочення вмісту агрономічно цінних агрегатів, зменшення коефіцієнта структурності [165, 172, 220, 315, 351]. Методичні та наукові прорахунки при проектуванні зрошувальних сис-тем, надмірна фільтрація води з іригаційної мережі внаслідок недосконалості або відсутності протифільтраційних заходів, перезволоження зрошуваних ґрун-тів в останні 15-25 років призвело до того, що майже на половині площ відбува-ється підняття рівня ґрунтової води від 0,2-0,4 до 1,0-1,5 м в рік [55]. При цьому зростає мінералізація ґрунтової води [48, 172. 321]. Наслідком перезволоження ґрунтів є зменшення коефіцієнтів пористості та фільтрації з фіксацією найнижчих їх показників на глибині 0,7-0,9 м, що від-повідає нижній границі промочування зони аерації кожним наступним поливом [229, 231, 241, 263, 388-390, 398. 404, 416, 429 й ін.].

34

В довгострокових дослідах по зрошенню (15 років) прісними водами 400-500 г/дм3, проведеними Кукобою П.І, Балюком С..А. і ін.[218-219]на темно-каштанових ґрунтах, встановлено, що в орному та підорному шарах ґрунту ак-тивність кальцію знижується з 11 мг-екв/дм3 до 5,6-7,1, тобто в 1,5-2,0 рази. Співвідношення активності натрію до кальцію при цьому збільшується в 2-4 рази за рахунок різкого зниження рівня активності кальцію. За визначенням ав-торів співвідношення активності натрію до активності кальцію від 1 до 2 ви-кликає періодично слабке осолонцювання ґрунту; від 2 до 3 - стійке осолонцю-вання, а вище 3 - інтенсивне. Про високі втрати карбонатів при зрошенні прісною водою свідчать ре-зультати досліджень Сафонової О.П. та Федорченко А.Н.[425]. В умовах Ка-ховського зрошуваного масиву на темно-каштанових ґрунтах вміст цієї цінної мінеральної речовини за 9 років зрошення знизився майже вдвічі. Поодинокі дослідження свідчать, що при дотриманні науково обґрунто-ваних режимів зрошення іригаційно-придатними водами в сполученні з вико-нанням комплексу рекомендованих агротехнічних заходів родючість зрошува-них ґрунтів не знижується [241]. Отже, використання прісних вод для зрошення земель рівнинних терито-рій півдня України веде до знесолення ґрунтів зони аерації, підвищення рівня і зміни мінералізації ґрунтової води, зміни складу катіонів обмінного комплексу, погіршення водно-фізичних властивостей, зменшення в верхніх шарах і міграції по ґрунтовому профілю гумусу [236]. Проблемі використання мінералізованих вод у зрошуваному землеробстві присвячена значна кількість досліджень, серед яких виділяються роботи Ковди В.А.[194], Мінашиної Н.Г.[337, 338], де показана складність використання мінералізованих вод. Не випадково, що мінералізовані води не знайшли широ-кого використання за всі 5 тис. років розвитку і поліпшення зрошуваного зем-леробства. Якщо ж вони і використовуються, то лише тому, що не існує альтер-нативи. Слід відмітити, що останнім часом, коли ґрунтові процеси вивчені кра-ще і знайдені способи і технологічні прийоми їх зовнішнього регулювання, ме-жі допустимої мінералізації води для зрошення можуть бути підвищені [192, 194]. Через засолення і осолонцювання зрошуваних ґрунтів не добирається до 25% врожаю сільськогосподарських культур, виводяться з експлуатації мільйо-ни гектарів земель [195]. В оазисах Північної Африки і Аравійського півострова землероби сотні років вирощували різні сільськогосподарські культури, зрошуючи ґрунтовими водами з мінералізацією 5000-7000 мг/дм3, в умовах хорошої природної дрено-

35

ваності і легкого механічного складу ґрунтів [53,57]. При використанні для зрошення підземних або мінералізованих вод з мінералізацією 5000-6000 мг/дм3 зрошувальна норма має бути не менше 3,5-4,0 тис м3/га, необхідно підтримува-ти промивний тип водного режиму ґрунтів[53,57]. Джакіпбеков [142]наводить дані про значний вплив мінералізованих вод (3000-3500 мг/дм3) на засолення ґрунтів Середньої Азії при вирощуванні бавов-нику. Інтенсивність засолення ґрунтів значна; за один сезон у шарі 0-1,0 м ґрун-ти переходять з розряду незасолених у середньо засолені. Про значний вплив мінералізованих шахтних вод Донбасу на первинне засолення зрошуваних ґрунтів звертав увагу Буданов М.Ф. [53]. При викорис-танні поливної води мінералізацією 4000 мг/дм3 за 20 років зрошення засоле-ність ґрунтів збільшилась з 0,05 до 1,0%. За матеріалами Гоголева І.М., Баера Р.О., [103] на зрошуваних системах України спостерігається засолення земель при використанні мінералізованих вод [55,56]. При зрошенні водою мінералізацією 600-2000 мг/дм3 вміст солей у ґрунтах може досягти 0,12-0,15%, в тому числі токсичних іонів до 0,08%. Зрошення водою мінералізацією 2000-3000 мг/дм3 і більше створює ступінь за-солення на рівні 0,25-0,35%, з вмістом токсичних іонів до 0,15-0,20% [103]. Тридцятирічне зрошення земель Інгулецької зрошувальної системи сла-бомінералізованими водами (800-2500 мг/дм3) хлоридного натрієвого типу при-звело до зростання в метровому шарі ґрунту легкорозчинних солей в 4 рази, хоч ґрунти і не перейшли в розряд засолених [55]. Ковда В.А. [195] застерігає, що для степу України найбільшу загрозу при зрошенні несе процес вторинного засолення, а не вторинного осолонцю-вання. Вторинне засолення можливе при використанні для зрошення прісних вод у процесі перезволоження і підняття рівня ґрунтової води, або ж при зро-шенні водою низької якості [185]. На всіх зрошуваних землях України і на частині неполивних, що приля-гають до зрошуваних, відмічено значне підвищення рівня ґрунтових вод, які несуть з собою у верхні горизонти ґрунту разом з вологою великі маси солей, небезпечних для родючості [103, 104, 360]. Гоголєв І.М. і Баер Р.О. [103] прийшли до висновку, що вторинне засо-лення, в основному, ґрунтовими водами відбувається, коли глибина їх знахо-диться в межах 1,5-3,0 м, з мінералізацією більше 3000-6000 мг/дм3. Досліджуючи цю проблему, Муромцев М.М., Ромащенко М.І. та інші [349. 411, 416] відмічають, що до критичного рівня ґрунтових вод можна під-ходити, як до рівня капілярної кайми і визначили, що для умов Кримського

36

Присивашшя він змінюється в межах 2,5-2,7 м над фізичною поверхнею вод. На думку Новікової А.В. [360], вторинне засолення наступає при рівні ґрунтових вод 2-1 м. Іншою і більш значною проблемою, яка виникає на зрошуваних слабомі-нералізованими водами ґрунтах півдня України, є їх осолонцювання. Ці проце-си просліджуються на всіх основних типах ґрунтів і характерні для зрошуваль-них систем, де використовуються слабомінералізовані води. Полупан М.І.[389] вважає, що інтенсивність процесу осолонцювання за-лежить від співвідношення кальцію і магнію в ґрунтовому розчині і обумовле-ний таким же співвідношенням у зрошувальній воді та вторинним гідроморфіз-мом, при якому збільшується вміст натрію. Інтенсивність процесів осолонцю-вання він поділяє на пасивну, слабку, середню, сильну і агресивну. Темпи розвитку солонцьового процесу і осолонцювання зрошуваних ґру-нтів мають експоненціальний характер. У перші 3-5 років зрошення вони зрос-тають, у подальшому відбувається їх стабілізація. Підняття рівня ґрунтової во-ди порушує водно-сольовий баланс, що обумовлює підсилення інтенсивності солонцьового процесу; після 3-5 річного періоду відбувається чергова стабілі-зація, але вже на більш високому рівні [387-390]. Як свідчать результати досліджень Корж Г.М. [203, 204], зрошення мі-нералізованою водою оз. Китай з широким співвідношенням вмісту катіонів на-трію до кальцію (більшим 5) викликає осолонцювання ґрунтового профілю на фоні незначного його засолення. Сума увібраних основ в умовах зрошення мі-нералізованими водами не є постійною величиною. Ступінь насичення ґрунто-вого вбирного комплексу окремими катіонами обумовлена їх співвідношенням у зрошувальній воді. Зрошувані ґрунти вміщують підвищені порівняно з не-зрошуваними кількості обмінного магнію і велику кількість обмінного натрію. Звуження співвідношення катіонів натрію до кальцію в поливній воді зменшує активність вбирання ґрунтами натрію і збільшує вміст у ґрунтовому вбирному комплексі увібраного кальцію [204]. Трирічне зрошення чорноземів звичайних водою Тараклійського водос-ховища (Молдова) з мінералізацією 2500-3000 мг/дм3 призвело до збільшення увібраного натрію в орному шарі з 0,4 до 4,9%, а сума мінеральних солей зрос-ла з 0,068 до 0,166% [470]. За даними Мусієнко А.В. [350], в розвитку процесів осолонцювання на Інгулецькому зрошувальному масиві, крім увібраного натрію бере участь увіб-раний магній. За 4-5 років зрошення вміст увібраного магнію досяг 7-9 мг-екв на 100 г ґрунту, що становить 28-36% від суми основ. При невеликому вмісті

37

натрію (0,3-0,8 мг-екв/100 г ґрунту) негативної дії магнію практично не відчу-вається, але при зростанні увібраного натрію до 1-2 мг-екв/100 г ґрунту різко зростає диспергуюча дія обмінного магнію. Ґрунти проявляють солонцюватий характер. Внаслідок інтенсивного зрошення (5-8 тис м3/га ) слабомінералізова-ними водами навіть при промивному типі водного режиму відбувається процес осолонцювання. Ґрунти за 5 років перейшли в розряд слабо і середньо-солонцюватих, як за натрієм, так і за магнієм [350]. Буданов і Мошинська [55] відмічають, що слабомінералізовані води Ін-гулецького каналу при зрошенні викликають помітне осолонцювання ґрунтів і погіршення їх фізичних і водно-фізичних властивостей, наводить результати вивчення ефективності гіпсування і вапнування ґрунтів в боротьбі з осолонцю-ванням і засоленням їх при зрошенні мінералізованими водами. Доведено, що внесення 1 т розчиненого в воді гіпсу за своєю ефективністю еквівалентно 3 т, внесеним в ґрунти звичайним поверхневим способом. За даними досліджень [53, 55, 103, 219, 252, 271, 350, 468 та ін.], ємність поглинання зрошуваних ґрунтів зменшується, особливо при використанні сла-бомінералізованих вод, але ці процеси носять і інший характер, причому в од-них і тих же ґрунтах [33, 100, 389] і залежать від рівня агротехніки, структури, сівозмін, кількості внесених органічних та мінеральних добрив. На зрошуваних територіях відбувається перерозподіл вмісту гумусу [241, 263, 290], який з верхніх 0-60 см разом з кальцієм переміщується в нижні шари [181, 252, 271, 286, 315 та ін.]. Численні дослідження свідчать, що при дотри-манні рекомендованої агротехніки, внесенні органічних добрив вміст гумусу не знижується [47, 59, 103,131,132, 241, 290 та ін.]. Отже, використання прісних вод для зрошення земель веде до знесолення ґрунтів зони аерації, підвищення рівня і зміни мінералізації ґрунтової води, що в ряді випадків супроводжується розвитком процесів вторинного засолення, зміни складу катіонів обмінного комплексу, погіршення водно-фізичних влас-тивостей, зменшення в верхніх шарах і міграції по ґрунтовому профілю гумусу, а використання слабомінералізованих вод стимулює процеси як натрієвого, так і магнієвого повсюдного осолонцювання, в деяких умовах - первинного засо-лення, погіршення водно-фізичних властивостей ґрунтів, зменшення вмісту гу-мусу в верхніх шарах і інше.

38

1.4. Екологічні проблеми при використанні для повторного зрошення дренажно-скидних вод рисових систем

Найбільш значною проблемою, яка постала перед експлуатаційними ор-ганізаціями зрошуваних систем, є проблема дренажного стоку, яка усугубля-ється на рисових зрошувальних системах, що розміщені в прибережних зонах Чорного та Азовського морів, забрудненням скидів залишками пестицидів, біо-генних речовин, важких металів [15, 32, 42, 51, 69, 72, 83, 107, 142, 148, 151, 152, 212, 230, 238, 239, 245, 251, 253, 401, 431, 436]. Площа рисових систем України, розміщених у південних областях у 80-х роках, становила 63 тис га. На вирощування 1 га рису використовувалось 12-24,5 тис м3 води, близько 50% якої фільтрувалось і скидалось [141, 152, 158 ]. На рисових системах щорічно формується і скидається в затоки Чорного та Азовського морів біля 600 млн. м3 води. Тільки в Скадовському районі Херсонської області щорічно скидається в Джарилгачську затоку до 170 млн. м3 дренажно-скидних вод, 110 млн. м3 з мінералізацією до 1000 мг/дм3 [32, 251]. Затоки Каланчакська, Каржинська, Широка знесолились настільки, що в їх водах водиться прісноводна риба: короп, карась, судак, тарань, сазан [32, 363]. Мінералізація води в 500 м від берега в 1983 р становила: в Джарилгачсь-кій затоці (на схід від м. Скадовська) 10000-13000 мг/дм3; Каржинській 800-2000; Каланчакській - 500-1700 мг/дм3 [363]. За даними Сніжко С.І. та ін. [529], розпрісненя морських вод на 1990 р. становило: Каржинської затоки - в 10-20 раз; Каланчакського лиману - 5-10 раз; Тендровської затоки - 2,1-5,0 раз. Мінералізація дренажно-скидних вод Краснознам’янської зрошувальної системи в межах Голопристанського району - 2-5, а в деяких місцях до 20000 мг/дм3 [238, 251, 363, 431]. Води з мінералізацією до 6000-10000 мг/дм3 фор-муються на рисових системах дельти Дунаю [401, 454]. За даними Алексашкина І. В. [15], мінералізація дренажно-скидних вод рисових систем Криму в вегетаційний період 2000-3500 мг/дм3. Скидаються во-ни в оз. Сиваш та Каркінітську затоку. Хімічний склад води скидних каналів Скадовського району в основному гідрокарбонатний кальцієвий [251]. Зі збільшенням мінералізації дренажних вод рисових систем, в тому числі й Кримського Присивашшя, в їх складі суттє-во зростає вміст хлору, натрію тоді, коли вміст сульфатів, кальцію і магнію зро-стає не так суттєво [15, 251, 363, 401]. Не менш важливою проблемою є забруднення дренажного стоку токсика-

39

нтами, які застосовуються в сільськогосподарському виробництві, в тому числі і при рисосіянні [15, 176, 375, 386, 401, 436]. На посівах рису застосовуються хімічні речовини захисту рослин від бур’янів, хвороб і іншого, такі як ГХЦГ, фозалон, мідний купорос, порошок сі-рки, ТМТД, цинеб, пропанід, сатурн, гранозан, ордрам, базагран і інші. Рисові чеки обробляються композиціями гербіцидів: 10 кг/га пропаніду + 4 кг/га сату-рну + 0,7 кг/га 2,4-Д амінної солі + 0,7 кг/га солярового масла [386]. Застосування пестицидів на посівах рису дозволяє на 8-10 ц/га збільшити врожайність цієї цінної круп’яної культури [151]. Негативні наслідки використання пестицидів пов’язані з тим, що ці речо-вини, призначені для знищення бур’янів, боротьби з шкідниками і хворобами, можуть широко розсіватись у навколишньому середовищі і пригнічувати жит-тєдіяльність інших організмів [6, 32, 42, 51, 69, 83 й ін.]. Але заборона викори-стання пестицидів і мінеральних добрив у сільському господарстві - як радика-льний шлях до обмеження забруднення навколишнього середовища на сучас-ному етапі розвитку суспільства і в найближчому майбутньому неможлива, оскільки це призведе до різкого зниження урожайності сільськогосподарських культур і м’ясо-молочної продуктивності тварин та розповсюдження важких інфекційних захворювань [151, 152]. Граничнодопустимі концентрації (ГДК) пестицидів у воді водоймищ ри-богосподарського призначення приведено в “Справочнике по пестицидам” [442] та «Перелік пестицидів і агрохімікатів, дозволених до використання в Україні» [376]. ГДК біогенних речовин у водах водоймищ рибогосподарського призна-чення: NO 2

- -0,08 мг/дм3; NH 4+ - 0,5; NO 3

- - 40; P O2 5- - 0,3 мг/дм3 [432].

У дренажно-скидних водах рисових систем концентрація азоту аміаку на рівні 0,13 мг/дм3 встановлена в 90% проб, а в 15-25% проб перевищує ГДК. Ні-трати зустрічаються в усіх пробах, а їх концентрація дуже мінлива, від 0,2 до 6,0, інколи до 12,0 мг/дм3. Нітрити мають концентрацію 0,04-0,8 мг/дм3 [251, 363].

Питанню винесення шкідливих домішок з дренажно-скидними водами в накопичувачі присвячено багаточисельні роботи як за рубежем, так і в нашій країні [15, 32, 72, 142, 212, 238, 251, 291, 363, 374, 386 і багато ін.]. Основний шлях зниження негативного впливу дренажно-скидних вод ри-сових зрошувальних систем на затоки Чорного моря - їх детоксикація протягом 20-30 днів в рисових чеках проблеми не вирішує, бо деякі з пестицидів накопи-чуються в ґрунтах, інші розчиняються і залишаються в воді разом з біогенними

40

речовинами. Процеси розпаду пропаніду в природній воді при концентраціях 0,85-8.5 х 10-5 мг/дм3 в інтервалі рН 6,18-8,20 і температурі 300С відображені в роботі Соколова М.С.[436]. Реакція протікає за біохімічним типом, продуктом розпа-ду є 3,4-ДХА, стійкий в природній воді протягом 8 місяців метаболіт. В роботі Бедусенко М.І. та інших [42] доведено, що в умовах лугово-чорноземних ґрунтів дельти р. Кубань винесення залишків пропаніду не пере-вищує 1% від внесеної на поле дози гербіциду. При обробці посівів рису лінданом основна маса його накопичується в шарі ґрунту 5-10 см, причому глибина проникнення ліндану залежить від вміс-ту гумусу. Чим вищий його процент, тим краще ґрунти поглинають ліндан [83] та знижується глибина його проникнення. За висновками Крайкової А.Н. [212], діурон в дозі 60 кг/га діючої речо-вини при роздільному внесенні в воду, чи в суміші з атразином (3:1) у дозі 45 кг/га зберігається в воді і донних відкладах скидних каналів в основному протя-гом місяця, атразин - близько місяця. За даними досліджень Верніченко [69] ордрам за вегетаційний період проникає в ґрунти на глибину до 3 м. Пестициди, які попадають в ґрунтове середовище разом з дренажно-скидними водами, піддаються дії процесів, які спроможні зменшити в них вміст токсикантів. До останніх відносяться ґрунтові мікроорганізми і ферменти, рос-лини, інсоляція, сорбція ґрунтом, фільтрація, фітохімічна розруха. Отже, пести-циди в ґрунтах і рослинах піддаються окисленню, відновленню, гідролізу чи окислювальному гідролізу [441, 452].

Моклярчук і ін. у роботі [346] наводять спосіб ремедіації забруднених хлорорганічними пестицидами ґрунтів, в основі якого лежить здатність карбонат-них меліорантів підвищувати доступність зв'язаних ґрунтовими частками хлорор-ганічних пестицидів для ґрунтових мікроорганізмів з подальшим включенням їх до процесів метаболізму. Пояснюється, що довготривала, безконтрольна екс-плуатація складів зберігання агрохімікатів призвела до забруднення ґрунтів ток-сичними речовинами різного роду, в тому числі хлорорганічними пестицидами (ХОП). Зроблено висновок про доцільність використання меліорантів для реме-діації забруднених хлорорганічними пестицидами ґрунтів [346].

В цілому процес міграції токсичних речовин, його динаміка в умовах зрошення складний і маловивчений. Комплексних досліджень по вивченню впливу дренажно-скидних вод рисових систем на забруднення ґрунтів, урожай-ність та якість вирощеної продукції в літературі немає. Вивчались окремі пи-

41

тання, які не дають вичерпної відповіді про можливість використання цих вод для зрошення сільськогосподарських культур. Дослідження, проведені в 1967-1970 рр. на Кілійській рисовій системі по використанню дренажно-скидних вод підвищеної мінералізації для зрошення рису і супутніх культур показали [524], що можна одержувати високі врожаї різних культур без помітного погіршення сольового режиму ґрунтів. Ячмінь і люцерна найбільш чутливі до дренажно-скидних вод рисових систем, зниження врожаю досягало 23,2-29,4% порівняно з поливом прісною дунайською водою. Мінералізація води не впливала на зниження якості продукції. У роботі [361] японськими вченими стверджується, що гербіцид сатурн (розроблений в Японії) не накопичується в зернових культурах. Але досліджен-ня автора свідчать про його накопичення не тільки в зернових, а й в кормових культурах [239, 253 ]. Існує термін “ самоочисна спроможність ґрунтів від шкідливих речовин ”. Вона залежить, в першу чергу, від чисельності мікроорганізмів, їх видового складу і активності. Мікроорганізми руйнують органічні речовини на мінераль-ні, які тільки після цього можуть бути засвоєні рослинами. Життєдіяльність мі-кроорганізмів в основному залежить від вологості і температури гранту [76, 374, 386].

У цілому, міграція токсичних речовин, що містяться у дренажно-скидних водах рисових систем, їх динаміка в умовах зрошення через ґрунти у врожай - процес складний і маловивчений. Комплексних досліджень із вивчення впливу дренажно-скидних вод рисових систем на забруднення ґрунтів, врожайність і якість вирощеної продукції у літературі практично немає. Вивчалися окремі пи-тання, що не дають вичерпної відповіді про можливість використання цих вод для зрошення сільськогосподарських культур.

1.5. Вплив хімічних засобів та меліорантів, що використовуються в сільському господарстві на екологічний стан зрошуваних земель

Комплексний підхід до оцінки впливу агрохімічних засобів на біосферу при-

звів до розвитку багатопланових експериментальних робіт з поглиблення дос-ліджень зв’язку агрономії з фізіологією й біохімією рослин, екологією, мікробі-ологією, агроґрунтовими, меліоративними й іншими дослідженнями. Особливо зростає значимість дослідів з добривами у вивченні таких екологічних функцій агроекосистем, як еколого-агрохімічні шляхи регулювання родючості ґрунтів і кругообігу біогенних елементів з метою реалізації потенційної продуктивності

42

агроценозів [18, 62, 77, 81, 222, 245, 341], екологічна роль агрохімічних засобів і меліорантів в інактивації радіонуклідів і токсичних елементів [17, 32, 40, 135, 140], зниженні їх накопичення в рослинах [40, 239], створення оптимального агроландшафту за рахунок комплексного агрохімічного впливу на його ланки [18, 164, 222, 353, 356, 451], зниження ерозійної небезпеки [96, 347, 411, 475], регулювання біологічної активності й управління мікробіоценозами ґрунтів [76, 77, 133, 137], оптимізації факторів покращення якості продукції рослинництва [169, 356].

Застосування добрив неможливо розглядати тільки як просте поповнення запасів поживних речовин рослин у ґрунтах [353]. Значення добрив значно ширше, а їх дія значно складніша, так як вони здійснюють багатосторонній вплив на хімічні, фізико-хімічні, біологічні властивості ґрунтів [7, 176, 188, 228, 464, 482] і мікробіологічні процеси [6], що протікають в них а в кінцевому ре-зультаті на урожайність продукції сільськогосподарських культур і її якість [50] та екологічний стан зрошуваних земель.

Близько 75 % загальних втрат аміаку в атмосферу належить джерелам сільськогосподарського виробництва – гною тварин та мінеральним добривам [482].

В стаціонарному польовому досліді проведено порівняльну оцінку трьох основних методів розрахунку доз добрив для зернових культур. Встановлено, що дози добрив, розраховані методами компенсації виносу, нормативним і ба-лансовим не забезпечують отримання запланованого урожаю зерна сільського-сподарських культур за винятком ячменю. Найбільша урожайність і окупність добрив зерном була отримана при розрахунку їх доз методом компенсації вино-су [213].

За результатами багаторічних (42-100 років) стаціонарних досліджень ННЦ «Ін-т ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського» і Миронівсько-го ін-ту пшениці ім. В.М. Ремесла розкрито агрогенну еволюцію фосфатного режиму чорноземів (опідзоленого, типового, звичайного) залежно від систем удобрення с.-г культур. Фактографічно підтверджено розімкнення природного кругообігу елементів живлення розорювання цілинних (перелогових) угідь вна-слідок посиленої мінералізації органофосфатів на щорічно удобрюваних агро-фонах. Корисні зміни фосфатного режиму, ініційовані порушенням рівноваги фосфат-іонів, зумовлюють трансформацію фізико-хімічних властивостей еда-топів (гуміфікацію й мінералізацію гумусу, підвищення кислотності). Форму-ється своєрідний "фосфатний профіль" товщиною до 60 см, з підвищеним уміс-том валових і рухомих форм фосфатів покращеного фракціонування. Фосфатна

43

ємність генетичних горизонтів (залежно від підтипів) достатньо варіабельна — 56-173 мг Р205 на 100 г ґрунту. Стверджується, що навіть за дефіцитного балан-су фосфору у землеробстві України (15-17 pp. поспіль) ефективна родючість чорноземів залишається достатньо високою. Оскільки 50% ріллі країни містить <10 мг Р205 на 100 r ґрунту і експлуатується за від'ємного балансу фосфору (до 20-30 кг/га/рік), визнано нагальним застосування 40-50 кг/га д.р. фосфорних добрив [362].

Озима пшениця в Степу є провідною серед зернових культур і займає значні площі. Для отримання врожаю на рівні 45-50 ц/га запаси мінерального азоту в шарі ґрунту 0 – 60 см перед сівбою повинні складати 150 кг/га, а при весняних підживленнях його необхідна кількість може сягати 120-160 кг діючої речовини на гектар. Тому необхідно зменшити можливість втрат аміаку за ра-хунок використання технологій з елементами біологізації [457].

У роботі [455] приведено результати впливу біогумусу і поєднання різних видів добрив на врожай картоплі сорту Зекура на дерново-підзолистому ґрунті. Встановлено, що внесення мінеральних добрив на фоні органічних сприяло під-вищенню врожайності, але призвело до накопичення в бульбах нітратів до 324 мг/кг (при ГДК 250 мг/кг). Для формування максимального врожаю й одержання екологічно чистих бульб рекомендовано внесення біогумусу в дозі 8 т/га. [455]

У роботі [66] доведено, що різні види овочевих рослин по-різному аку-мулюють нітрати. Найбільша їх кількість накопичується в зелених культурах. Наведено показники вмісту нітратів у різних культурах: від мінімального (60-90 мг/кг N03) в кавуні, зеленому горошку, картоплі, цибулі, перці і помідорі до 100-1000 мг/кг в баклажанах, дині, капусті, моркві, огірку, петрушці, селері, часнику і квасолі.

Роботою [348] встановлено, що амонізований суперфосфат з туніських фо-сфоритів можна віднести до малонебезпечних речовин (IV клас небезпечності), за інгаляційною — до помірно небезпечних (III клас). Добриво має шкірно-резорбтивний та подразнюючий вплив на шкіру, справляє слабо подразнюючу дію на слизову оболонку і має сенсибілізаційні властивості. Встановлено, що норма внесення Р205 не повинна перевищувати 70 кг/га, а внесення кадмію з до-бривами — 5 г/га. Безпечною нормою амонізованого суперфосфату у цієї сиро-вини при вирощуванні картоплі є 60 кг/га і насіння гречки — 45 кг/га за Р205.

У роботі Філона В.І. [463] розглядаються питання впливу мінеральних добрив на структурний та гумусовий стан ґрунту, взаємодії мінеральних добрив з ґрунтом як з хімічними реагентами. Іонометричні вимірювання підтвердили, що взаємодія добрив з ґрунтом відбувається з певною швидкістю. При цьому має

44

значення вологість ґрунту (оптимальна). Растрова електронна мікроскопія ви-явила ряд ознак, явно пов'язаних з пептизацією ґрунтових колоїдів при внесенні гідролітично лужних мінеральних добрив: сепарацію глинистої плазми навколо стінок пор і локальну переорієнтацію плазми з набуттям струменево-волокнистого типу мікробудови [463].

Антропогенний вплив на ґрунти, його направленість і інтенсивність ма-ють в максимальному ступені відповідати вже діючим у ландшафтах процесам і взаємозв’язкам [6, 134, 221, 319]. Бо управління родючістю ґрунтів має здійс-нюватися з врахуванням природного стану зв’язків у ландшафті і має бути на-правлено на їх збереження і передбачену еволюцію й розвиток ґрунтового пок-риву з мінімальними затратами ресурсів на управління [47, 153, 193, 225, 226, 396, 433, 434, 451 й ін.].

У роботі [428] наведено порівняльний аналіз реєстраційного статусу дію-чих речовин пестицидів у Європейському Союзі та Україні. Показано необхід-ність узгодження вітчизняного нормативного забезпечення цієї сфери з євро-пейськими вимогами щодо безпеки засобів захисту рослин. До складу дозволе-них в Україні ЗЗР входить близько 193 ДР, з них 27 діючих речовин пестицидів не дозволені до застосування в ЄС, 3 діючі речовини обмежено дозволені, 75 — дозволені і 74 — очікують рішення [428].

Ґрунти виявляються регуляторами забруднення екосистем, взаємодіючи з усіма видами людської діяльності, можуть бути самі джерелом та середовищем забруднення [482]. За літературними даними біопрепарати підвищують польову схожість на 2-7 %, захищають сходи від весняних заморозків, впливають на підвищення врожайності озимої пшениці [444].

За даними Ківерського Л., Полянчикова С. головна роль більшості фер-ментів, до складу яких входить молібден, — брати участь в окисно-відновних реакціях азотного обміну і накопичуванні білка. Молібден стимулює фіксацію атмосферного азоту мікроорганізмами, при переході із шестивалентного у п'яти-валентний бере участь у забезпеченні енергією синтезу білків, інтенсивніше ви-користовує аміак для утворення амінокислот і білків. Найчутливіші до нестачі молібдену — зернобобові, бобові трави і насінники, позитивно реагує кукурудза на кислих ґрунтах Полісся. Зернові культури слабше реагують на молібденовміс-ні добрива [188].

У роботі [62] наведено результати вивчення впливу нових біологічних препаратів мікробіологічного походження на посів сільськогосподарських ку-льтур, ґрунт, урожай та якість продукції. Доведено, що чим більше на ділянці корисних мікроорганізмів, тим ґрунт буде здоровішим і родючішим.

45

У роботі [135] досліджено вплив позакореневого підживлення ріпаку ярого сполуками цинку і марганцю на зниження надходження в рослини радіонуклідів 137Cs і 90Sr, а також на продуктивність досліджуваної культури. Виявлено пози-тивний вплив на врожайність і якість кормової маси рослин, збільшення в ній кі-лькості протеїну, клітковини, жирів і цукру [135].

Ільченко Ю. О розглядає забруднення ґрунтів як потрапляння у ґрунт різних хімічних речовин, токсикантів, відходів сільського господарства і промислового виробництва, комунально-побутових підприємств у розмірах, які перевищують їх звичайну кількість, що необхідна для участі в біологічному кругообігу ґрунтових екологічних систем [174].

У доповідях Російської академії сільськогосподарських наук (Дубовик В.А.) наведено результати вивчення забруднення свинцем, кадмієм і миш'яком різних підтипів чорноземних ґрунтів у садових агроценозах. Встановлено, що в яблуні вміст свинцю коливався від 0,0050 до 0,5321 мг/кг у листі та від 0,0050 до 0,2517 мг/кг у плодах. Відносно мало було його в листі і плодах яблуні на чорноземно-лучних і вилугуваних чорноземах, багато — на чорноземах опідзо-лених [149].

Максимальний уміст важких металів у ґрунтах Кіровоградської області для солей кадмію, свинцю, ртуті, міді, цинку нижчий за ГДК, але постійно зро-стає [192]. Уміст рухомих форм солей свинцю в районах області. складає від 39% до 100% від ГДК.

Доведеним є факт, що органічні речовини перешкоджають надходженню важких металів у рослини. Найновіші дослідження в цій галузі [492] передбача-ють використання активного мулу як засобу, що дозволяє зберегти стійкість агро-біоценозів і родючість ґрунтів в умовах техногенного навантаження. Солі важких металів сорбуються активним мулом, при цьому знижується біохімічна актив-ність мулу й відбувається його набухання через інтенсивний розвиток ниткових форм бактерій. [ 492].

Дехтяренко О. М. й ін. [141] розглядають проблеми, пов'язані з пестици-дним забрудненням ґрунтів України внаслідок невдалого зберігання отрутохі-мікатів. Встановлено тісний прямолінійний взаємозв'язок між відстанню від складу та концентрацією пестицидів у ґрунті [141].

У роботі [374] проаналізовано роль мінеральних добрив та пестицидів у процесі надходження токсичних елементів в обмінний фонд біогеохімічного ко-лообігу агроекосистем і визначено рівень небезпеки даного процесу.

Все наведене вище вимагає постійного контролю й обережного відно-шення до застосування агрохімічних засобів захисту рослин, мінеральних доб-

46

рив і мікродобрив з метою безпеки зрошуваних ґрунтів.

1.6. Висновки Оцінюючи екологічний стан зрошуваних ґрунтів в останні 20-30 років за

розглянутими літературними джерелами маємо констатувати його погіршення через повсюдне зростання рівня ґрунтової води, вторинне засолення, осолон-цювання, заболочення, погіршення водно-фізичних показників, що негативно позначається на екологічному стані земель. У зв’язку з цим виділені наступні екологічні проблеми:

1. недостатня кількість водних ресурсів та постійне погіршення якості води природних джерел зрошення;

2. використання для поливів обмежено придатної й непридатної води; 3. застосування завищених поливних і зрошувальних норм; 4. підняття рівня ґрунтових вод, що веде до вторинного засолення й осолон-

цювання зрошуваних земель; 5. при зрошенні спостерігаємо постійний перерозподіл речовин у профілі

ґрунту; 6. забруднення ґрунтового покриву важкими металами, залишками пести-

цидів, біогенними речовинами, речовинами токсичної дії внаслідок тех-ногенної діяльності людини (в тому числі поблизу комбінатів залізоруд-ного виробництва та військових об’єктів з ліквідації шахтно-ракетних комплексів). Отже, узагальнення існуючих підходів і методів системного аналізу в

оцінці екологічного стану зрошуваних земель засвідчило необхідність і актуа-льність подальшого розроблення теорії і методів управління їх екологічною безпекою й дозволило обґрунтувати мету та завдання дисертаційних дослі-джень.

47

РОЗДІЛ 2 ВИБІР ТА ОБҐРУНТУВАННЯ МЕТОДОЛОГІЇ ДОСЛІДЖЕНЬ

Управління екологічною безпекою зрошуваних земель вимагає створення

системи комплексної оцінки їх екологічного стану, яка буде враховувати вплив природних і антропогенних факторів, сільськогосподарських і меліоративних технологій, які використовувались на досліджуваній ділянці, накопичення да-них тривалих моніторингових досліджень, аналізувати зміни, формувати ви-сновки, пропонувати конкретні рішення зі збереження й відновлення родючості ґрунту, створення екологічного паспорту земельної ділянки, та пропонувати го-сподарю екологічно-безпечні сільськогосподарські технології, придатні саме для даного типу земельної ділянки.

2.1. Розроблення та обґрунтування методології й елементів методики досліджень

У зрошуваному землеробстві екологічною системою, що виконує певні

еколого-господарські функції розглядаються агроландшафти, які включають певну інфраструктуру і складаються з ряду підсистем: гідромеліоративної, лі-сомеліоративної, водозахисної, протиерозійної, природоохоронної [433].

Теоретичною основою обґрунтування й розроблення наукових основ уп-равління екологічною безпекою зрошуваних земель є система наукових знань і практичного досвіду, що накопичена у фундаментальних працях вчених, що вивчали це питання, розробляли шляхи й методи покращення еколого-меліоративного стану земель, які й тепер розвивають теорію й практику збере-ження й відновлення екологічного стану зрошуваних ґрунтів: В.В. Докучаєв, Г.Г. Махов, Н.Б. Вернандер, К.К. Гедройц, Л.Н. Олександрова, Н.И. Базилевич, М.Ф. Буданов, А.Ф. Вадюніна, А.М.Глобус, Л.А. Гришина, В.Г. Ткачук, В. А. Ковда, А.І. Костяков, Н.К. Крупский, Б.С. Маслов, П.А. Марюшин, В.В. Мед-ведєв, Н.Г. Минашина, А.М. Можейко, Т.К.Воротник, А.В. Новикова, Д.С. Орлов, С.П. Позняк, М.І. Полупан, В.В.Пономарева, А.А. Роде, Б.Г. Розанов, С.М. Алпатьев, П.І. Коваленко, М.І. Ромащенко, С.А. Балюк, Ю.О. Михайлов, О.О.Собко, Д.А. Штойко, В.А. Писаренко та ін.

Основою методології дослідження є системний підхід, який в ієрархії рів-нів відіграє роль «зв¢язуючої ланки» між методологіями окремих напрямків до-сліджень і формує інформацію комплексного екологічного стану зрошуваних земель і їх стійкості. Усі параметри зміни властивостей і показників ґрунтів, якості поливної води, екологічного стану вирощеної продукції мають контро-

48

люватися за встановленими критеріями у нормативних документах та Держав-них стандартах України.

Функціонування зрошувальних систем у зазначеному режимі обумовлює необхідність установлення й вивчення всіх факторів, що впливають на екологі-чну надійність систем, тобто здатність систем зберігати всі встановлені еколо-гічні показники протягом заданого терміну служби. Класифікація факторів, що визначають екологічну надійність меліоративних систем, приведена на рис. 2.1, які розділяються на об'єктивні й суб'єктивні [400]. До об'єктивних відносяться взаємодії меліоративних систем з компонентами навколишнього природного середовища: ґрунти й породи, рослинний і тваринний світ, повітряне середови-ще, водні об'єкти, поверхневі й ґрунтові води, ландшафти; а також системи життєвого циклу, що включає процеси старіння й зношення об'єктів, стихійні лиха. До суб'єктивних – недосконалість комплексу технічних і технологічних рішень при проектуванні, будівництві й експлуатації меліоративних систем, і в тому числі недотримання правових і екологічних законів, невиконання санітар-них, епідеміологічних і природоохоронних вимог.

Рис. 2.1. Класифікація факторів, що визначають екологічну надійність зрошу-

вальних систем Меліоративна система в процесі свого функціонування впливає на вище-

вказані компоненти навколишнього природного середовища. Важливе значення мають історичні умови території, на якій проектує меліоративна система – ная-вність історичних пам'ятників, архітектурних і інших об'єктів, які слід зберігати

49

й створювати відповідні умови для їхнього нормального утримування. До суб'-єктивних факторів, крім вищевказаних, належать служба експлуатації, відпові-дні адміністративні, сільськогосподарські, водогосподарчі організації, а також водокористувачі, які зобов'язані виконувати всі необхідні санітарні, епідеміоло-гічні й природоохоронні вимоги. Реалізація системного підходу передбачає ви-значення існуючої проблеми та формування відповідної моделі системи приро-докористування. Теоретико-методологічні основи складової вчення про еколо-гічну безпеку зрошуваних земель базується на основі системного аналізу об’єктно-предметних природних та антропогенних факторів впливу (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Класифікація об’єктно-предметної структури факторів впливу

на екологічну безпеку зрошуваних земель

Вивчення ґрунтово-кліматичних умов території дозволяє дати наступну оцінку доцільності застосування меліоративних заходів у різних зонах і приро-дно-кліматичних поясах з метою управління екологічною безпекою зрошува-них земель (табл. 2.1).

50

Таблиця 2.1. Класифікація кліматичних факторів впливу на екологічний стан

зрошуваних земель Типи й види факторів

радіаційні й теплові атмогідрологічні антропогенні

Сумарна сонячна радіація Річна сума опадів і їх випаровування

Антропогенна зміна природ-них кліматичних умов

Тепловий баланс і його динаміка за сезонами

Розподіл опадів за се-зонами року Запилення атмосфери

Число сонячних днів Характер випадання опадів Кислотні дощі

Добовий перепад темпе-ратур

Хімічний склад опа-дів Радіоактивне забруднення

З природних кліматичних факторів для меліорації важливими є всі. Так, наприклад, сумарна сонячна радіація – сума прямої (на горизонта-

льну поверхню) і розсіяної радіації. Зимою за середніх умов хмарності конт-расти сумарної сонячної радіації на півдні України незначні із-за однорідного розподілу хмарності. Сума сумарної радіації взимку становить близько 450 МДж/м2, або 7-9 % від річної. Мінімальна сума сумарної радіації спостеріга-ється в грудні до 110 МДж/м2, де переважає розсіяна, яка складає біля 70 %. У січні сумарна радіація зростає до 185 МДж/м2, а відсоток розсіяної зменшу-ється до 58-74. У весняний період сумарна радіація збільшується в 3-4 рази у порівнянні з зимовим і досягає 1545 МДж/м2. Влітку сумарна сонячна радіа-ція найвища і складає біля 2200 МДж/м2. Сумарна річна сонячна радіація на рівнині за середніх умов хмарності досягає 4600-4800 МДж/м2. Максимальні добові значення сумарної радіації 20,5-23,2 МДж/м2 характерні для червня – липня.

Отже, зимою на описувану територію поступає 8-9 %, весною – 29-32 %, літом – 43-44 %, восени – біля 18 % річної норми сумарної радіації.

Такий фактор як «характер випадання опадів» може викликати ерозію ґрунтів, «запилення атмосфери» й «радіоактивне забруднення» - забруднення ґрунтів і сільськогосподарської продукції різними хімічними речовинами й елементами привнесеними з суміжних територій або й держав, «тепловий ба-ланс і його динаміка за сезонами» - впливає на протікання ґрунтоутворюваль-них процесів, мінералізацію органічних речовин, формування гумусу. Крім то-го, атмосферні опади містять різну кількість водорозчинних солей, що також є додатковим навантаженням на екологічний стан земель, особливо в приморсь-кій зоні й промислових містах, де мінералізація опадів вища ніж в інших регіо-нах України (табл. 2.2).

51

Таблиця 2.2. Хімічний склад атмосферних опадів різних регіонів України, мг/дм3

Інгредієнти

Уміст, мг/дм3

Асканія-Нова Ложкарівка

Дунай-Дністровська

рівнина

Присива-шшшя Донецьк Рахів Київ Басейн

Десни

Ca2+ 8,37 4,02 2,51 8,45 6,67 1,58 5,96 4,64 Mg2+ 2,05 1,87 1,41 2,53 2,34 0,14 1,37 1,52 Na+ 11,74 2,57 2,19 13,96 5,34 3,53 2,11 2,69 K+ 1,70 1,39 1,35 1,66 4,25 0,34 0,92 1,52

СО3»- 0 0 0 0 0 0 0 0

НСО3- 28,13 10,88 6,47 24,82 18,32 5,71 9,50 11,56

SO4- 19,66 14,31 11,23 16,44 27,66 4,59 8,13 14,95

Cl- 8,41 1,82 2,28 18,12 1,51 2,19 1,65 1,42 Мінералізація 81,47 39,76 30,62 88,46 72,72 19,13 30,92 40,85

рН, од. 6,66 6,63 6,48 6,17 6,70 5,42 6,23 6,22 NO3 2,91 1,96 2,06 1,99 4,08 0,78 0,82 2,41 NH4 0,624 0,95 1,13 0,50 2,10 0,26 0,63 0,82 Разом з атмосферними опадами на поверхню землі поступає в середньому

за рік 140,85-374,76 кг/га солей, в т.ч. 29,76-70,95 – гідрокарбонатів, 23,28-62,69 кг/га сульфатів, 10,44-38,68 – хлору, 11,55-38,5 – кальцію, 1,4-9,43 – магнію, 10,1-54,0 – натрію, 3,2-7,82 – калію, 5,65-13,81 – нітратного азоту, 0,82-2,87 кг/га – азоту аміаку які є окремими елементами впливу на екологічну безпеку зрошуваних і незрошуваних земель.

Якщо клімат визначає принципову спрямованість і необхідність меліора-цій, то породи формують ті основні властивості ґрунту, які визначають пара-метри й конструкцію меліоративних систем, склад конкретних інженерних рі-шень, необхідних для покращення властивостей і режиму ґрунтів, тобто спосіб меліорації.

Тривалий процес взаємодії техногенної діяльності людини і ґрунтового покриву є основним об’єктом вивчення наукового напрямку в екології - еколо-гічної безпеки зрошуваних земель півдня України. Екологічна оцінка зрошува-них земель має бути заснована на простому принципі: легше виявити і запобіг-ти негативні зміни в навколишньому середовищі на стадії планування, ніж ви-правити їх на стадії здійснення проекту.

Отже, екологічна оцінка зосереджена на всебічному аналізі можливого впливу запланованої діяльності на навколишнє середовище і використанні ре-зультатів цього аналізу для запобігання або пом’якшення екологічного збитку. Такий підхід стає особливо актуальним у міру дотримання стратегії сталого ро-звитку.

При організації екологічної оцінки зрошуваних земель потрібно врахову-вати такі фактори:

52

– екологічна оцінка розглядається як процес, а не просто як дані чи доку-менти, отримані на стадії проекту;

– екологічна оцінка зрошуваних земель розглядається як процес система-тичний, тобто відповідний визначеним правилам;

– екологічна оцінка зрошуваних земель не обмежується етапом плануван-ня, а охоплює етап тривалого використання землі.

У вивченні об’єкту застосовано біосферно-екологічну концепцію та еко-системо-структурний підхід. Автором обґрунтовано функціональні властивості середовища та внесено певний доробок в удосконалення типізації безпеки й не-безпеки зрошуваних земель. Розроблено класифікацію небезпечних впливів во-дних меліорацій на екологічний стан зрошуваних земель (рис. 2.3), яка по суті розшифровує негативні наслідки меліорації.

Рис. 2.3. Класифікація факторів екологічної небезпеки зрошуваних земель

Кожний із цих факторів відіграє важливу роль у виборі найбільш раціо-

нальних меліоративних заходів, визначає метод або принципову направленість меліоративних рішень на оптимізацію властивостей і режимів ґрунтів і в знач-ній мірі спосіб меліорації, тобто склад конкретних інженерних заходів управ-ління безпекою зрошуваних земель.

На сучасних зрошувальних системах в аридній зоні водний і сольовий режими ґрунтів, що відповідають вимогам екологічної безпеки й агротехніки обробітку сільськогосподарських культур формуються в основному нормами водоподачі і дренажем. Ці режими в ґрунті й породах, що їх підстилають, пов'я-

53

зані з опадами, поливами, якістю зрошувальної води, вихідним запасом солей, мінералізацією ґрунтових і напірних вод. Блок-схема досліджень балансу воло-ги дещо видозмінена у порівнянні з розробленою С.Ф.Аверьяновим [1] і має на-ступний вигляд (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Блок-схема дослідження балансу вологи на зрошуваних землях

Виходячи з поставлених умов і враховуючи технічні можливості реаліза-

ції розв'язуваного завдання використана модель, у якій застосований відносно простий математичний апарат, що відображає, однак, основні закономірності волого- і солепереносу. Ця модель, заснована на дослідженнях Рекса Л.М., Ай-дарова І.П. [7], Голованова А.І. [104] і інших авторів докладно описана в роботі В.А.Злотника й А.Н.Морозова (1983). У моделі використано два взаємозалежні блоки:

· водного режиму, що прогнозує вологість і швидкість фільтрації; · сольового режиму, що прогнозує солеперенесення. Методичні основи оперативного управління поливами включають що-

денну оцінку вологозапасів у ґрунті в шарі активного водообміну, що динаміч-но пов’язані з видом і фазою розвитку сільськогосподарської культури.

54

Структура бази даних (БД) для розрахунку поливних і зрошувальних норм має містити наступну інформацію (рис. 2.5):

Рис. 2.5. Склад і структура інформаційної бази планування режиму зро-

шення

- декадні метеодані температури й вологості повітря, швидкості вітру, атмосферних опадів за 30-40-річний період спостережень;

- механічний склад, водно-фізичні й хімічні властивості ґрунтів корене-вмісного шару й зони аерації;

- сільськогосподарські культури, терміни їх вегетації, глибина розпов-сюдження коренів;

- біокліматичні й мікрокліматичні коефіцієнти природної зони і сільсь-когосподарських культур.

Поливні режими сільськогосподарських культур для конкретних ґрунто-во-кліматичних умов установлюються як експериментально, так і з допомогою розрахункових методів.

Розроблені графоаналітичним способом режими зрошення сільськогоспо-дарських культур є в певній мірі статистичними (усередненими). При цьому

55

менші поливні норми варто призначати в початкові фази розвитку рослин і у вологі роки, а більші – в критичні фази розвитку рослин і посушливі роки з стійким дефіцитом ґрунтової вологи.

На рис. 2.6 приведено приклад розроблених графоаналітичним методом режимів зрошення для люцерни на сіно в умовах лісостепової ґрунтово-кліматичної зони.

Рис. 2.6. Графоаналітичний розрахунок режиму зрошення люцерни в умовах лі-

состепової зони для 50, 75, 95-% забезпеченості Блок-схема моделювання стану водно-сольового режиму (ВСР) ґрунту й

управління режимом поливів показана на рис. 2.7. Вхідна інформація у вигляді ґрунтово-меліоративних і кліматичних пока-

зників, характеристик вихідного стану зрошуваного масиву, технічної характе-ристики гідромеліоративної системи й вимог с/г культур до умов вирощування переробляється в блоках прогнозу стану, контролюється блоком управління, який якщо буде потреба видає команди на проведення вегетаційних поливів.

56

Рис. 2.7. Блок-схема моделювання водно-сольового режиму зрошуваних земель,

їх контролю й управління Концептуальна схема даної роботи побудована на удосконаленні інстру-

ментальних методів досліджень, створенні вимірювально-інформаційних сис-тем, баз даних і математичних моделей для виявлення та ідентифікації аномалій параметрів екологічного стану зрошуваних земель в умовах тривалого зрошен-ня водами різної іригаційної якості.

Спостереження за ґрунтовою родючістю й меліоративним станом зрошу-ваних земель здійснюються агрохімічними станціями й гидрогеолого- меліора-тивною службою, що перебуває в структурі регіональних управлінь з меліорації земель і сільськогосподарському водопостачанню на існуючій спостережній мережі в рамках екологічного моніторингу.

Моніторинг зрошуваних земель являє собою систему регулярних трива-лих спостережень, що дають інформацію про стан навколишнього середовища (склад, властивості й режим ґрунтів і ґрунтового покриву, зрошувальних, дре-нажних, ґрунтових, підземних вод, рослинності) у межах меліоративної систе-ми й прилягаючих територій незалежно від характеру їх користування й право-вого режиму.

Метою моніторингу є спостереження за станом земель для своєчасного виявлення деградації й забруднення зрошуваних ґрунтів, їх оцінки, прогнозу, запобігання й усунення негативних процесів, забезпечення екологічно безпеч-ної ситуації територій.

57

Основні завдання моніторингу зрошуваних земель наступні: - одержання своєчасної й достовірної інформації про меліоративний стан

зрошуваних земель і прилягаючих територій, їх ґрунтовій родючості, якості зрошувальних, ґрунтових, колекторно-дренажних вод, а також про стан і розви-ток рослинного покриву;

- забезпечення користувачів на всіх рівнях повною поточною, ретроспективною й прогнозною інформацією;

- розроблення заходів щодо збереження й підвищення родючості зрошу-ваних земель, запобіганню деградації й забрудненню їх дренажними й скидни-ми водами;

- оцінка еколого-меліоративної ефективності здійснюваних заходів щодо поліпшення меліоративного стану зрошуваних земель, по збереженню й відно-вленню їх родючості. Моніторинг здійснюється шляхом систематичного конт-ролю й спостереження за основними показниками, що відображають спрямова-ність процесів на зрошуваних землях. Усі контрольовані показники повинні за-безпечувати достовірність спостережуваного процесу (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Система досліджень показників моніторингу зрошуваних земель

Показники ґрунтової родючості й меліоративного стану зрошуваних зе-

мель діляться на три групи залежно від фактора часу:

58

- показники ранньої діагностики появи несприятливих змін властивостей ґрунтів і ґрунтових режимів;

- показники, що характеризують сезонні або короткострокові (2-5 років) зміни властивостей ґрунтів. Ця група показників необхідна для оцінки поточно-го стану ґрунтового покриву, внесення оперативної інформації в технологію вирощування сільськогосподарських культур;

- показники довгострокових змін, що проявляються протягом 5-10 років і більше несприятливі тенденції, що відбивають, зміни властивостей ґрунтів у часі під впливом різних факторів.

Показники потенційної родючості ґрунтів також діляться на три групи (рис. 2.9):

Рис. 2.9. Система досліджень найбільш важливих показників

родючості ґрунту Вибір показників для кожної зони зрошення повинен бути оптимальним і

в той же час достатнім для повної характеристики об'єкта. Для зон зрошення найбільш характерні показники, що характеризують наступні властивості ґрун-тів: водно-фізичні, фізико-хімічні й агрохімічні (рис. 2.9).

2.2. Напрямки, об’єкти, схеми, цілі та задачі досліджень

Методи досліджень базуються на системному аналізі та загальних прин-

ципах об’єктивності, причинності, актуальності і еволюційності. З традиційних загальнонаукових методів застосовано спостереження, аналіз і синтез, порів-няння й аналогія, узагальнення та абстрагування, моделювання і прогнозуван-

59

ня, методи математичної статистики та теорії ймовірностей. Формування баз даних екологічної інформації здійснювалося в середовищі Microsoft Excel. Ма-тематичну обробку результатів досліджень здійснено шляхом систематизації, класифікації і оцінки одержаної інформації методами табличного і графічного зображення, кореляційного, регресійного і дисперсійного аналізу, виконаного на ПЕОМ із застосуванням стандартного пакета програм.

Основним методом досліджень за першим напрямком прийнято метод польового стаціонарного досліду в поєднанні з математичним моделюванням процесів водоспоживання на основі польових досліджень [147]. Дослідження проведено на двох стаціонарах з різними природними умовами та різними рів-нями залягання ґрунтової води.

Метою досліджень за першим напрямком є вивчення процесів водоспо-живання сільськогосподарських культур у різні фази розвитку рослин при різ-них режимах зрошення і розроблення на цій основі водозберігаючих ґрунтоза-хисних режимів зрошення, що забезпечують отримання оптимальних з точки зору екологічного навантаження врожаїв сільськогосподарських культур. Досягнення мети досліджень вимагає вивчення (уточнення) таких задач:

1 – оцінювання впливу різних поливних норм (300-700 м3/га), при різній перед поливній вологості ґрунтів (0,6-0,8 НВ) на об’єми перетікання (інфільт-рації) за межі розрахункового шару ґрунтів методом тензіометрів;

2 – оцінювання величина підживлення верхнього метрового шару ґрунтів та перетікання вологи за межі метрового шару в залежності від рівня ґрунтової води, вологості ґрунту, сільськогосподарської культури;

3 – оцінювання впливу різних режимів зрошення на властивості та показ-ники родючості ґрунтів;

4 – оцінювання урожайності сільськогосподарських культур за різних ре-жимів зрошення;

5 – оцінювання впливу різних поливних норм на зміну рівня й мінералі-зації ґрунтової води.

З метою вивчення водоспоживання сільськогосподарських культур в умовах глибокого залягання рівня ґрунтової води і його впливу на урожайність в умовах специфічного розподілу вологи в зоні аерації при різних режимах зрошення нами проведено польові дослідження в умовах масиву Кам¢янський Під. Метод досліджень – польовий. Дослід агротехнічний, супроводжується ви-вченням ряду агрохімічних показників ґрунту [5, 12, 16, 30, 366], спостережен-нями за розвитком і ростом рослин [147, 384], водозабезпеченням, водоспожи-ванням і ін. [7, 21, 22, 370].

60

В дрібно-ділянковому досліді вивчалось 5 варіантів волого забезпечення: 1) - контроль без зрошення; 2) - поливи культур в критичні періоди, а для пше-ниці і волого-зарядковий полив; 3) - полив нормою 300 м3/га; 4) - полив нормою 500 м3/га; 5) - полив нормою 600 м3/га. Поливи в трьох останніх варіантах про-водяться одночасно при зниженні вологості ґрунту в оптимальному варіанті до 70 % від НВ. При цьому вологість ґрунту верхнього 0,5-0,7 м шару у третьому і четвертому варіантах знижувалась перед поливом до 50 - 55 % від НВ і, як правило, не досягала НВ після поливу. Повторність варіантів - чотирьохразова, з обліковою площею 256 м2. Крім того, досліди перевірялися в стаціонарній польовій сівозміні, закладеній в 1992 році на чорноземах звичайних Кам’янсько-Дніпровської дослідної станції. Площа дослідної ділянки становить 18 га. Площа одного поля 2,8-3,2 га. Кожне з шести полів розділяється на 3 частини перпендикулярно тимчасовому зрошу-вачу довжиною 120 м і шириною 82-85 м.

Вивчення водоспоживання сільськогосподарських культур здійснюється за допомогою тензометричного методу [48]. При цьому контроль стану та дос-тупність ґрунтової вологи для рослин здійснюється за рахунок вивчення лише однієї складової частини потенціалу ґрунтової вологи - всмоктуючої сили ґрун-ту (капілярного потенціалу вологості ґрунтів). Для вимірювання всмоктуючого тиску застосовуються тензіометри з водно-ртутними термометрами, що встано-влюються в свердловини на відповідну глибину. Це дає змогу проводити трива-лі, як періодичні, так і безперервні вимірювання всмоктуючого тиску в одній і тій же точці ґрунтового профілю на протязі всього періоду досліджень (декіль-ка років) [48].

Під час спостережень визначається не тільки водоспоживання дослідних рослин, а й закономірності процесу зволоження-висушування. Використання залежностей всмоктуючого тиску від вологості ґрунту дає можливість за дани-ми режимних спостережень проводити визначення динаміки вологості ґрунту, а отже і об’ємні величини водоспоживання.

Принцип дії тензіометра ґрунтується на тому, що при введенні зонду тен-зіометра в ненасичений ґрунт, вода з тензіометра через пори зонду поступає в ґрунт до того часу, поки потенціал води в тензіометрі не урівняється з потенці-алом ґрунтової вологи. Діапазон виміру потенціалу ґрунтової вологи тензіомет-ром визначається розміром пор зонду і дозволяє вимірювати капілярний потен-ціал від 0 до 0,9 атм. Нульовий потенціал відповідає повній вологоємкості ґрун-ту, а потенціал рівний 0,9 атм. характеризує вологість ґрунту на рівні 0,5-0,6 НВ, тобто за межами оптимального для життєдіяльності більшості рослин во-

61

логовмісту [48]. Але ці параметри досить мінливі для одних і тих же ґрунтів і обумовлені великою неоднорідністю в розподілі якісного складу пор. Виходячи з цього в монолітах ґрунту непорушеної структури на пресі Річардса було ви-значено залежність всмоктуючої сили ґрунту від його вологості на різних гли-бинах ґрунтового профілю. Отримані графіки дозволили безпосередньо перево-дити всмоктуючу силу ґрунту в його вологість. За допомогою тензіометрів ко-нтролювали вологість ґрунту в профілі, запаси вологи, процес переміщення во-логи, призначали терміни і норми поливу [402].

Методи визначення властивостей ґрунтів - загальноприйняті, вологість ґрунтів - за всмоктуючим тиском і термостатно-ваговим методом [183].

Площа дослідної ділянки Кримської дослідної станції становить 22,56 га, площа кожного поля - 3,76 га. Кожне з шести полів розділяється на 3 рівні час-тини перпендикулярно тимчасовому зрошувачу. Площа кожної такої ділянки 1,25 га при довжині 120 м і ширині 104,4 м.

В досліді використано наступні режими зрошення: 1 – оптимальний (по-ливи призначаються при вологості ґрунту 80 % НВ в розрахунковому шарі 0,7 м); 2 – водозберігаючий (поливи при вологості ґрунту 70-80 % НВ в розрахун-ковому шарі 0,3, 0,5, 0,7 м); 3 - жорсткий (поливи при вологості ґрунту 0,55-0,6 НВ в шарі 0,7 м, поливна норма 200-350 м3/га; 4 – без зрошення для зе-рнових культур. Паралельно вивчався вплив різних режимів зрошення, систем добрив на направленість ґрунтоутворюючих процесів, змін основних елементів родючості під дією природних факторів, систем обробітку ґрунту, живлення і волого за-безпечення в коротко ротаційних сівозмінах. Вивчали вплив різних систем об-робітку ґрунту, живлення і режимів зрошення на продуктивність сільськогос-подарських культур.

Крім цього, одним із питань досліджень на Кримському дослідному ста-ціонарі було вивчення впливу близького залягання рівня ґрунтової води на про-цес водоспоживання сільськогосподарських культур і витрат вологи в вегета-ційний період на інфільтрацію [203, 204, 208-210]. Метод досліджень - польовий [147]. Агротехнічний дослід супроводжувався спостереженням за ро-стом і розвитком рослин, їх вологозабезпеченістю та ін. Дослідження за 2 напрямком. Комплексне моніторингове вивчення й оцінювання впливу зрошення прісними та мінералізованими водами на фізичні, водно-фізичні, фізико-хімічні, хімічні й мінералогічні властивості та показники родючості ґрунтів в умовах тривалого зрошення водою різної іригаційної якос-ті. Основна мета досліджень полягає в накопиченні інформації про зміни стану

62

ґрунтів за певний період зрошення водою різної якості і на основі математичної обробки отримати рівняння впливу якості поливної води, зрошувальних норм на процеси осолонцювання і засолення ґрунтів півдня України за певний термін зрошення.

Дослідження проведено на великих зрошувальних системах: Каховській (темно-каштановий ґрунт, радгоспи «Чаплинський», ім. Фрунзе в порівнянні з аналогічними властивостями ґрунтів заповідника «Асканія-Нова» Чаплинсько-го р-ну Херсонської обл.); системах Північнокримського каналу (каштанові ґрунти, ксп. «Таврія», ім. Крупської Нижньогірського р-ну АР Крим); Криворі-зькій (чорнозем південний малогумусний, важко суглинковий на лесовому суг-линку, КСП «Вільне», радгоспах “Калинівський”, “40-років Жовтня”, “Привітний” Широківського району Дніпропетровської обл.); Вищетарасівській (чорноземом звичайний мало гумусний середньо- та важко суглинковий, ксп. “Україна”, «Жовтень”, ім. Леніна Томаківського району Дніпропетровської об-ласті); Інгулецькій (чорнозем південний, “40-річчя Жовтня» Снігірівського району Миколаївської області, Миколаївська дослідна станція); Дунай-Дністровській (чорнозем південний міцелярно-карбонатний, ксп. ім. Суворова, «Дивізія» Татарбунарського району Одеської області); Кам`янській (ксп. «Сте-повий» Запорізької обл.), а також ділянках малого зрошення – чорнозем зви-чайний потужний мало і середньогумусний, легко глинистий на лесі (ксп. “Під-гур`ївський” Первомайського району Миколаївської обл.), чорнозем південний залишково-солонцюватий, малогумусницй, важко суглинковий (радгосп “Рад-сад” Миколаївського району Миколаївської обл.) й ін. Методика проведення досліджень загальноприйнята [6, 30, 34, 46, 60, 73, 79, 82]. В пробах ґрунтів визначали склад солей за аналізом водної витяжки [30, 116-122], вміст гумусу [114, 202, 562], увібраних основ [123, 124, 126], валовий хімічний склад [16, 109], мінералогічний склад фракції фізичної глини [16, 109, 110], чисельність і видовий склад мікроорганізмів [133], токсичність ґрунтів [46, 85], їх забруднення біогенними речовинами [111-113, 115, 125, 127, 331] та залишками пестицидів [326, 330]. Дослідні ділянки вибрані в районах з різними геологічною будовою, рівнями ґрунтових вод і мінералізацією поливної води. Дослідження за 3 напрямком із вивчення впливу дренажно-скидних вод рисових зрошувальних систем на ріст, розвиток і урожайність сільськогоспо-дарських культур, накопичення токсикантів в ґрунтах проведено в 1983-1991 рр. на дрібно ділянковому стаціонарі в радгоспі-технікумі НДС рису в трьох варіантах: 1 - зрошення сільськогосподарських культур дніпровською водою зрошувального каналу (контроль); 2 - зрошення сільськогосподарських культур

63

водою рисового чеку, де витримувалась прийнята для зони технологія вирощу-вання рису і вносились рекомендовані норми добрив і пестицидів; 3 - зрошення сільськогосподарських культур водою скидного каналу СКР-1, що збирає воду зі свердловин вертикального дренажу та ділянок горизонтального дренажу і ри-сової системи. В досліді прийнято шестипільну сівозміну культур: озима пшениця з по-жнивним посівом кукурудзи на зелену масу; яровий ячмінь з підсівом люцерни; люцерна; люцерна; кормові буряки; кукурудза на зерно. Розміщення ділянок варіантів у польовому досліді - послідовне, багатоя-русне. Облікова площа ділянок 24 м2, прямокутної форми (6 х 4 м), повторність культур - п’ятиразова [147]. Варіанти розділені захисними смугами шириною 4 м, культури одного варіанту - смугами шириною 2 м.

Проби ґрунтів відбирали на початку й кінці вегетаційного періоду в 5-разовій повторності. Інтервали відбору зразків - кожні 25 см пошарово до 150 см. У пробах ґрунтів вивчали склад водорозчинних солей за аналізом водної витяжки, вміст гумусу (за методом Тюріна), основних поживних речовин (ру-хомий фосфор за Мачигіним, калій - за методикою Протасова і Гуспінова), пог-линутих основ (Са2+, Mg2+ - трилонометрично в сольовій витяжці, а в карбонат-них породах за методикою Шмука, обмінний натрій за методикою Годліна з ви-користанням полум'яного фотометра) [5, 30], склад мікроелементів (аналіз по-рошкових проб с кількісним визначенням концентрацій елементів-домішок енергодисперсійним рентгенофлуоресцентним методом), а також водно-фізичні властивості зразків ґрунтів непорушеної структури [60, 183].

Проби поливної води на вміст головних іонів, токсичних речовин (зали-шків пестицидів, біогенних речовин, важких металів) відбирали при кожному поливі. Хімічний склад води досліджено за уніфікованими методами [565]. У воді визначали: рН - на іономірі ЕВ; СО3

2- і НСО3- - об'ємним методом; SO4

2- - комплекснометричним методом; Са2+ і Mg2+ - трилонометричним методом; Na+ і К+ - методом полум'яної фотометрії; NO3

- - нітратовимірювачем НМ; NH4+

і Р2О5 - колориметричним методом.

Придатність води для зрошення визначали за методами іригаційної оцін-ки [10, 29, 57, 73, 108, 139, 155, 240, 345, 537], співвідношенням умісту у воді різноманітних хімічних речовин (мг-екв/дм3).

Визначення пестицидів у воді, ґрунті, сільськогосподарських рослинах проведено методами тонкошарової й газорідинної хроматографії [5].

Мікробіологічні дослідження, проведені методами Всесоюзного науково-дослідного інституту сільськогосподарської мікробіології [133].

64

Враховували чисельність бактерій, що використовують у процесі життє-діяльності органічний азот (на м’ясопептинному агарі - МПА), мінеральний азот (на крохмально-аміачному агарі - КАА), бактерій, що розкладають органо-фосфати (на середовищі Менкіної), олігонітрофіли (на середовищі Ешби), гри-бів (на середовищі Чапека), актиноміцетів (на середовищі Красильникова).

При аналізі структури мікробних ценозів визначали також співвідношен-ня сапрофітної корисної мікрофлори і токсичної, що обумовлює рівень токсич-ності досліджуваних ґрунтів.

Для обрахування вмісту токсиноутворюючих мікроорганізмів, вирослі на чашках колонії бактерій і грибів виділяли в чисті культури з точним урахуван-ням числа тотожних форм. Визначення фітотоксичної активності виділених штамів проводили методом біопроби за Берестецьким [46]. Токсичність ґрунтів визначали за впливом водяних витяжок на енергію проростання насіння редису за методикою Гродзинського [133] із наступним перерахунком даних за номо-грамою в умовні кумаринові одиниці (УКО).

На дослідних ділянках витримували вимоги агротехніки: терміни обробі-тку ґрунту, посіву сільськогосподарських культур, режими зрошення, норми й терміни внесення органічних і мінеральних добрив, хімічних засобів захисту рослин від шкідників, хвороб і бур'янів, термінів збору врожаю.

Режим зрошення складено таким чином, щоб забезпечити потребу рослин у волозі в різні періоди розвитку. Поливні норми для всіх культур і варіантів складали, як правило, 400 м3/га, а чергові поливи проводили через 8-10 і більш діб. Терміни поливів установлювали за вологістю ґрунтів, у межах 0,6-0,8 НВ. Поливні норми не перевищували 400 м3/га і були рівними в усіх варіантах.

Математична обробка даних, результатів експериментальних досліджень хімічного складу поливної води, фізико-хімічних властивостей ґрунтів прове-дена методами кореляційного, регресійного і дисперсійного аналізу з викорис-танням стандартного пакета програм для ПК і “Excel”[147, 207].

Дослідження за четвертим напрямком. На території Інгулецької зрошу-вальної системи в господарствах"40 років Жовтня", "XX з'їзду КПРС". "Маяк", "Червоний Прапор", "Приозерний", "Білозірський", "Перемога", ім. С.М. Кіро-ва, підсобному господарстві Інституту землеробства південного регіону, Мико-лаївській сільськогосподарській станції, вивчали вплив зрошення слабо мінера-лізованою водою на зміну гумусового стану й родючості ґрунтів за 50-річний період зрошення (рис. 2.10).

65

При цьому порівнювали показники ґрунтів, отримані в 1962, 1966, 1987, 1992, 1998 [55, 172, 249, 271, 318, 350] і 2007 г. с аналогічними за 1957 р. (до початку зрошення) і з показниками незрошуваних ділянок [163, 172, 241, 263].

В дослідженнях вирішували наступні питання: 1) оцінювання наявності в механічному складі різних типів ґрунтів мулу й глини і їх впливу на накопи-чення й утримання гумусових речовин; 2) оцінювання вплив тривалого зро-шення ґрунтів на зміну товщини генетичних горизонтів; 3) впливу тривалого зрошення на уміст і запаси гумусу в різних горизонтах профілю; 4) оцінювання фракційно-групового складу гумусу; 5) вивчення й оцінювання маси кореневих залишків сільськогосподарських культур і їх хімічного складу, як джерела по-повнення гумусу.

Рис. 2.10. Схема розміщення дослідних ділянок на Інгулецькій зрошувальній

системі: 1 – радгосп “40-років Жовтня; 2 - Миколаївська сільськогосподарська дослід-на станція; 3 – радгосп “ХХ з'їзду КПРС”, 4 – радгосп “Маяк”, 5 - радгосп “Червоний Прапор”, 6 – радгосп «Перемога», 7 - радгосп ім. Кірова, 8 – підсобне господарство Ін-

ституту землеробства південного регіону, 9 – радгосп «Білозірський», 10 - радгосп «Приозерний, 11 - радгосп «Городній велетень»

При проведенні досліджень використані основні загальнонаукові методи:

експеримент, спостереження. Інтервали добору зразків - кожні 20 або 25 см пошарово до глибини 150-200 см. В пробах ґрунтів вивчали уміст гумусу, а та-

66

кож груповий і фракційний склад (за методом Тюріна), основні поживні речо-вини (рухомий фосфор за Мачигіним, калій - за методом Протасова й Гуспіно-ва) [5, 30], а також водно-фізичні властивості зразків ґрунтів непорушеної стру-ктури. Обробка отриманих результатів виконана шляхом аналізу й синтезу, ін-дукції й дедукції, порівняння, з застосуванням методів математичної статисти-ки. При вивченні окремих питань застосовували спеціальні лабораторні фізико-хімічні, хімічні методи [16, 460].

Ґрунти різних типів, як і різних рівнів окультурення суттєво різняться за кількісним умістом і якісним складом органічної речовини. В даний час є бага-то методів, які характеризують склад і властивості органічної речовини ґрунту [12, 202].

Важливішими показниками стану гумусових речовин у ґрунтах є: 1) роз-поділення у профілі; 2) уміст гумусу у верхньому мінеральному горизонті (0-20 см), %; 3) тип гумусу у верхньому горизонті за відношенням Сгк/Сфк; 4) запаси гумусу у шарі 0-20 см, т/га; 5) збагачення гумусу ароматичними фрагментами за умістом вуглецю, %; 6) збагачення азотом за ваговим співвідношенням C:N; 7) уміст гідролізованого азоту %, до загального; 8) уміст у гумусі вільних гумі-нових кислот, % до суми гумінових кислот: 9) уміст гумінових кислот зв’язаних з кальцієм, % до суми ГК; 10) уміст нерозчиненого залишку, % до загального гумусу [131, 366].

Завдяки надходженню рослинних залишків і їх перетворенню в ґрунтовий гумус, органічна речовина ґрунту безперервно відновлюється. В складі органі-чної речовини ґрунту тисячі сполук, середній час існування яких змінюється від доби до сотень і тисяч років. Органічна речовина ґрунту знаходиться в наступ-них формах: 1) майже не розкладені, або слабо розкладені залишки; 2) органічні залишки в стадії глибокого перетворення, які неозброєному оку спостерігача видаються у вигляді однорідної пухкої чорної маси перегною; 3) під мікроско-пом не спостерігається слідів рослинних тканин, а видно специфічне ґрунтове органічне утворення - гумус. Це аморфні, прозорі й слабо забарвлені в жовто-бурий колір утворення, погано прозорі мають більш темний колір, цементують і склеюють мінеральні частинки ґрунту [14, 457].

Значною мірою на вміст гумусу й зміну його запасів у профілі ґрунту в часі впливає господарська діяльність. Так, на зрошуваних землях уміст гумусу при тривалому періоді зрошення у верхніх горизонтах ґрунту знижується, на-копичуючись у нижніх [241].

Для виявлення біологічної маси кореневої системи сільськогоспо-дарських рослин розкопування її вели в різні роки (1991-1998) методом суціль-

67

них траншейних розкопок. Дослідження проведені на території Миколаївської сільськогосподарської станції, радгоспу «40-років Жовтня», радгоспу «Город-ній велетень», підсобного господарства Інституту землеробства південного ре-гіону. Відібрані в певні фази розвитку за ґрунтовими горизонтами й об'ємами ґрунту корені рослин вимірювали, потім висушували до повітряно-сухої маси й зважували [202]. Так, для кукурудзи корені разом з ґрунтом вибирали пошарово з площі 0,5 м2, що відповідає площі живлення двох рослин, які ростуть з одного гнізда. Розрахунок маси кореневої системи рослин зроблений із густоти стоян-ня рослин тис. шт. на 1 га.

Завдання досліджень - визначити масу кореневих залишків, залишених рослинами в ґрунті й можливого їх впливу на динаміку гумусу.

Білкові речовини в рослинах визначали за методом Барштейна, сирий протеїн і азот - за К'єльдалем, жири - методом знежиреного залишку, сухі речо-вини - рефрактометрично [5, 202, 328].

Мікробіологічні дослідження проведені методами Всесоюзного науково-дослідного інституту сільськогосподарської мікробіології (Київ, 1971). Врахо-вували чисельність бактерій, що використовують в процесі життєдіяльності ор-ганічний азот (на м’ясопептонному агарі - МПА), мінеральний азот (на крохма-ло-аміачному агарі - КАА), бактерій, що розкладають органофосфати (на сере-довищі Менкіної), олігонітрофілів (на середовищі Ешбі), грибів (на середовищі Чапека), актиноміцетів (на середовищі Красильникова). При аналізі структури мікробних ценозів визначали також співвідношення сапрофітної корисної мік-рофлори й токсичної, зумовлюючої рівень токсичності досліджуваних ґрунтів.

Для обліку кількісного умісту токсиноутворюючих мікроорганізмів, ви-рослі на чашках колонії бактерій і грибів виділяли в чисті культури з точним обліком числа тотожних форм. Визначення фітотоксичної активності виділених штамів проводили методом біопроби за Берестецьким [46].

Токсичність ґрунтів визначали за впливом водних витяжок на енергію проростання насіння редьки за методом Гродзинського [133] з наступним пере-рахуванням отриманих даних по номограмі в умовні кумаринові одиниці (УКО).

На дослідних ділянках витримували вимоги агротехніки: терміни обробі-тку ґрунту, посіву сільськогосподарських культур, режими зрошення, норми й терміни внесення органічних і мінеральних добрив, хімічних способів захисту рослин від шкідників, хвороб і бур'янів, термінів збору врожаю 147].

Математична обробка [147, 207] даних врожайності, результатів експери-ментальних досліджень хімічного складу поливної води, фізико-хімічних влас-

68

тивостей ґрунтів проведена методами кореляційного, регресійного й дисперсій-ного аналізу з використанням стандартного пакета програм для ПК "Costat" і "Excel".

Дослідження за п’ятим напрямком. Дуже часто зміни, викликані зро-шенням, охоплюють цілі регіони і несуть негативний характер, що проявляєть-ся в підйомі рівня ґрунтових вод і зростанні їх мінералізації, заболоченні та вторинному засоленні і осолонцюванні ґрунтів, а в кінцевому результаті – по-гіршенні еколого-меліоративного стану територій зі шкодою і змінами у навко-лишньому середовищі. Етапи та абсолютні показники змін підтоплення земель і вторинного засолення ґрунтів у часі розглянемо на прикладі зрошення в зоні дії Приазовського рисового каналу на дослідно-виробничій ділянці (ДВД) в КСП “Таврія” Нижньогірського району Автономної Республіки Крим. Дослідно-виробнича ділянка площею 50 га розміщена на південний захід від с. Чкалово. З півдня прилягає до Азовського рисового каналу. Зі сходу і пів-ночі від неї простягаються на відстані 500-600 м рисові системи. Зрошення ДВД почато з 1967 року. До початку зрошення ґрунтові води на даній території залягали на глибині 5-6 метрів від поверхні землі і не впливали на розвиток ґрунтового покриву, який був представлений каштановим серед-ньосуглинковим ґрунтом. Материнською породою є лесоподібний суглинок. Тип водного режиму ґрунту автоморфний не промивний. Сума опадів (400 мм/рік) значно менша випаровування (900 мм/рік). Для цього типу харак-терна відсутність суцільного промочування ґрунтового профілю і материнської породи до рівня ґрунтових вод. В зв`язку з цим кількість водорозчинних солей в ґрунті до початку зрошення була незначною. Вміст токсичних солей до гли-бини 0,75 м не перевищував 0,1%. Засоленість материнської породи спостеріга-лась з глибини 0,75 м і на глибині 2,0 м збільшувалась до 0,3%.

Основним способом меліорації засолених ґрунтів вважається промивання їх від надлишкової кількості токсичних для рослин легкорозчинних солей з від-водом солоних фільтраційних і ґрунтових вод при допомозі штучного дренажу. З літератури[78, 372]відомо, що з ґрунту при промиванні в першу чергу вими-ваються хлориди і сульфати натрію, а гіпс, гідро карбонати і карбонати в останню чергу. При цьому вважається, що чим більше води подано на поверх-ню ґрунту, тим більше з нього вилуговується гіпсу.

Традиційний спосіб розсолення ґрунтів напуском води у чеки, що засто-совується в Середній Азії, Азербайджані, Вірменії в умовах України малопри-датний у зв’язку з тим, що засолені ґрунти на зрошуваних землях розташову-ються окремими ділянками і мають незначні площі від декількох гектарів до 10-

69

80, рідко 100-200 га. Крім того, при виконанні промивки ґрунту необхідно бу-дувати чеки, насипати тимчасові зрошувачі, водовипуски. Це пов`язано зі знач-ними витратами коштів, порушенням структури ґрунтового покриву, родючості під час будівництва тимчасової системи для промивання. Рівень ґрунтової води в зоні впливу Азовського рисового каналу підтри-мувався гончарним дренажем на глибині 1,0-1,3 м, на відстані 220 м від каналу - 1,5-2,0 м, а на відстань 500-1200 м від каналу - 2,0-3,5 м. Мінералізація ґрун-тової води у приканальній зоні складала 10-15 г/л, а при віддаленні від каналу зростала до 15,2-21,8 г/дм3. Хімічний склад води у приканальній зоні, в основ-ному, сульфатний натрієво-кальцієвий і сульфатний кальцієво-натрієвий. З від-даленням від каналу змінюється на хлоридний магнієво-натрієвий і хлоридний натрієво-магнієвий.

Дренажна система на ділянці представлена гончарним дренажем. Дрени, виконані з гончарних труб, обгорнутих скловолокном завтовшки 0,02 м і, обси-паних піщано-гравійною сумішшю шаром до 0,5 м. Відстань між дренами на високих відмітках рельєфу 200-230 м, на низьких - 110-130 м. Глибина закладки дрен 2,5-3,0 м, нахили - 0,002-0,004. Дренажний колектор виконаний з бетонних труб. Дренажні води з колектора відкачуються дренажною насосною станцією. Для відновлення родючості засолених ґрунтів і вводу їх у сівозміну було проведено промивку зони аерації. Інтенсивність розсолення ґрунту вивчали у 4 варіантах: 1 - полив сільськогосподарських культур завищеними на 20-30 % по-ливними нормами на фоні дренажної сітки через 220 м площею 20,4 га; 2 - про-мивка дощуванням нормою 4000 м3/га на фоні дренажної мережі через 220 м (площа 12,5 га); 3 - промивка затопленням по чеках нормою 4000 м3/га на фоні дренажної сітки через 220 м (площа 7,5 га); 4 - промивка затопленням у чеках нормою 4000 м3/га на фоні дренажної сітки через 130 м (площа 4,0 га) Відбір зразків ґрунту і материнської породи для визначення вмісту водо-розчинних солей виконано в шарах кожні 25 см на глибину 150 см у 6 разовій повторності за загальноприйнятою методикою [147]. Полив сільськогосподарських культур і промивку ґрунту дощуванням ви-конано за допомогою машини ДДА-100М у русі. На землі 1 варіанту воду пода-вали нормою від 525 до 750 м3/га. Всього з врахуванням поливів і опадів, на ді-лянку надійшло 4600 м3/га. На ділянку 2 воду подавали тактами по 500 м3/га. Після подачі 500 м3/га дощувальний агрегат пересувався на іншу позицію і повертався до попередньої через 3-4 дні.

На ґрунти 3 і 4 варіантів воду подавали двома тактами по 2000 м3/га за

70

один раз. Площа окремих чеків, в залежності від похилу поверхні землі, від 0,2 до 1,0 га. Перед промивкою ділянки варіантів 2-4 були зорані на глибину 25 см, потім на поверхню ґрунту внесено 4 т/га гіпсу і проведено боронування важ-кими боронами у два сліди.

Спостереження за засоленням ґрунтів і порід, мінералізацією ґрунтових вод і вологістю ґрунту проводили на фіксованих площадках розміром 5х5 м кожна, розміщених на різній відстані від дрен і зрошувальних каналів. Для спостереження за ступенем засолення різних шарів ґрунту і материн-ської породи, рівнем ґрунтової води і зміною її мінералізації на різних відста-нях від дрен і Азовського зрошувального каналу на ділянці 50 га було облашто-вано 147 п`єзометрів.

Дослідження за 6 напрямком. Для моделювання процесу вторинного за-солення ґрунтів сформовано банк даних узагальнених результатів спостере-ження за величиною вторинного засолення ґрунтів верхнього метрового шару та всієї зони аерації в залежності від глибини залягання та рівня мінералізації ґрунтової води на бездренажних ділянках, розміщених в районі Присивашшя, Сакської та Інгулецької зрошувальних систем. Шляхом математичної обробки отримано емпіричні рівняння залежності, які пропонується використовувати для прогнозу величини вторинного засолення ґрунтів від вище перерахованих параметрів та обґрунтовано критичні рівні глибини залягання ґрунтових вод (1,5-4,5 м) в залежності від їх мінералізації в межах 0,5-25 г/дм3. Дослідно-виробничі ділянки (ДВД) площею 24-50 га розміщено, в основ-ному, в Пришивашші (ксп. “Таврія”, ім. Крупської, НДС ІГіМ [232] Нижньогір-ського району Автономної республіки Крим) та на об’єктах-аналогах Сакської [181] та Інгулецької [172] зрошувальних систем. Об’єктами досліджень були: зрошувальні, ґрунтові та дренажні води, ґрунти зони аерації. У ґрунтових водах визначали рівень, мінералізацію і хімічний склад. У ґрунтах пошарово (кожні 20 см до метра та кожні 50 см до глибини залягання ґрунтової води) - засоле-ність за методом водної витяжки на початку та в кінці вегетаційного періоду. Дослідження проведено протягом 1978-1998 років. За цей період охарактеризо-вано 75 розрізів з різними рівнями ґрунтової води, її мінералізації, та засоленіс-тю ґрунтів. 62 розрізи виконано в Нижньогірському, 10 - Сакському районах Автономної республіки Крим. Отримані результати математично оброблено за допомогою стандартних обчислювальних програм “Сostat” та “Ecsel”. Природні умови до зрошення. Присивашшя. Основні дослідні ділянки та ґрунтові розрізи (62 з 75) розміщені на відстані 5-10 км одна від одної в ме-жах Присивашської низовини (Нижньогірський район), яка являє собою плоску

71

або слабо бугристу рівнину з висотами 0-20 м над рівнем моря. Ґрунтовий пок-рив представлений каштановими та лучно-каштановими ґрунтами.

Четвертинні відклади представлені лесоподібними суглинками важкосуг-линкового та легко глинистого механічного складу. Щільність ґрунту 1,22-1,27 г/см3, а материнської породи 1,48-1,50 г/см3. Щільність твердої фази орного шару ґрунту 2,63-2,66 г/см3, з глибиною зростає до 2,73-2,76 г/см3.

Загальна пористість верхнього шару 50-54 %, з глибиною зменшується до 42-46 %. Найменша вологоємкість орного шару 28,0-31,5 %, а в ґрунтоутворю-ючій породі знижується до 21,5-22,5 %. Запаси доступної для рослин вологи в метровому шарі складають 1060-1160 м3/га, а в шарі 0-60 см - 800-860 м 3/ га.

Водопроникність орного шару низька з коефіцієнтом фільтрації 0,082-0,069 м/доб, а в ґрунтоутворюючій породі - 0,012-0,001 м/доб.

В 1967 р. (до зрошення), ґрунтові води залягали на глибині 5-6 м від по-верхні землі і не впливали на розвиток ґрунтового покриву. Ґрунти на ДВД - каштанові малогумусні з вмістом гумусу в шарі 0-25 см 2,5 %, а в шарі 25-50 см - 1,75 %. Вміст увібраних основ: Са2+ - 27,6 та 26,7, Mg2+ - 4,8 та 4,9, Na+ - 0,04 та 0,1 мг-екв/100 г ґрунту відповідно тим же горизонтам. В шарі ґрунту 50-75 та 75-100 см вміст Са2+ складав 22,1 та 17,9, Мg2+ - 5,3 та 6,9 і Na+ відповідно 0,15 та 0,3 мг-екв/100 г ґрунту. Отже, ґрунти не були осолонцьованими за натрієм у всьому метровому шарі, а вміст магнію у верхніх 75 сантиметрах складав 14,8-19,2 % від суми увібраних основ, що також свідчило про неосолонцьованість за магнієм. І лише глибше 75 см вміст увібраного магнію складав біля 27,5 %, що свідчить про слабке осолонцювання за магнієм.

Сума опадів для півдня України (256-570 мм/рік) значно менша за випа-ровування (900 мм/рік). Тип водного режиму ґрунту характеризувався як авто-морфний не промивний з відсутністю суцільного промочування ґрунтового профілю і материнської породи, що представлена лесоподібним суглинком, до рівня ґрунтової води. Кількість водорозчинних солей у ґрунті до початку зро-шення була незначною. Вміст токсичних солей до глибини 0,75 м не перевищу-вав 0,1 %. Засоленість материнської породи спостерігалась з глибини 0,75 м до 2,0 м в кількості від 0,15 до 0,31 %, в тому числі хлору від 0,03 до 0,11 % . Пе-редбачений критичний рівень ґрунтової води у проекті будівництва зрошуваль-них систем у зоні дії Північнокримського каналу - 1,5-2,5 м.

Сакський зрошуваний масив представлений каштановими ґрунтами, які прилягають до південно-східного узбережжя оз. Сасик. Їх характеристика май-же не відрізняється від характеристики каштанових ґрунтів Присивашшя. Клі-матичні умови (сума опадів, температура повітря) у багаторічному плані ана-

72

логічні. Глибина залягання рівня ґрунтової води (РГВ) 0,8-5,0 м. Мінералізація ґрунтової води (М) 1,7-9,4 г/дм3. Тип засолення ґрунтової води строкатий і змі-нюється від сульфатного кальцієвого до хлоридно-сульфатного натрієво-магнієвого.

Інгулецька зрошувальна система представлена чорноземами південними середньо і важкосуглинковими (65 % території), та темно-каштановими (20 %). Наші дослідні ділянки (3 розрізи) розміщені на півдні системи у зоні темно-каштанових ґрунтів. Зрошення ведеться з 1957 року. Для зрошення використо-вується вода з річки Інгулець, мінералізацією 0,7-2,57 г/дм3 сульфатно-хлоридного натрієвого складу. Щільність профілю метрового шару посилюєть-ся з глибиною з 1,28 до1,58 г/см3. Пористість, навпаки, з глибиною знижується, з 53,4 % в шарі ґрунту 0-20 см до 41,3 в шарі 50-100 см. Коефіцієнти фільтрації знижуються з глибиною і становлять 0,00028-0,00013 см/с. Ґрунти незасолені. Сума водорозчинних солей в профілі метрового шару становить 0,080-0,140 %. Глибина залягання рівня ґрунтової води 2,5-5.0 м. Мінералізація ґрунтової води 2,4-6,7 г/дм3, сульфатно-хлоридного натрієво-магнієвого складу. До початку зрошення ґрунтові води залягали на глибині 6-15 м від поверхні землі [55, 172].

З початком зрошення характер водного режиму території почав змінюва-тись. Для поливу сільськогосподарських культур стали застосовувати зрошува-льні норми 4,0-6,0 тис. м3, а поливні 500-800 м3/га і за вегетаційний період зна-чна частина цієї води (30-50 %) почала надходити в шари материнської породи, підвищуючи рівень ґрунтової води. Все це свідчить про необґрунтовано високі поливні норми, які привели до погіршення екологічного стану, а пізніше і до підтоплення ґрунту.

Цей процес характеризувався вимиванням солей в зоні аерації, в основ-ному хлоридів і натрію, і перенесенням їх на рівень ґрунтової води. На дослід-них ділянках мінералізація ґрунтової води зросла з 6,00-12,25 у 1967 р до 18,86-24,43 г/дм3 і більше у 1978р. Вміст хлору збільшився з 2,17 до 9,8 г/дм3, а вміст натрію - з 2,6 до 3,75 г/дм3. Спостерігали зростання і інших іонів за виключен-ням сульфатів, вміст яких знизився з 5,91 до 3,19 г/дм3.

Відсутність необхідного відтоку додаткових запасів води із зрошуваних територій призвело до підйому рівня ґрунтових вод на території ДВД з швидкі-стю 0,35-0,5 м за рік. Через 10 років зрошення (1977 р.) ґрунтові води на тери-торії ДВД в приканальній зоні шириною до 200 м залягали на глибині 0,4-1,5 м, а на решті території 1,5-2,3 м.

Підняття рівня ґрунтової води призвело до підтоплення території, що су-проводжувалось її заболоченням, оглеєнням материнської породи і вторинним

73

засоленням ґрунту. Спостерігаючи процес вторинного засолення ґрунтів зони аерації, ми від-

мітили одну особливість - найбільш високі концентрації солей, як правило, сконцентровані у першому метровому шарі ґрунту над дзеркалом ґрунтової во-ди. Більше того, пошарова (0-25 см) засоленість ґрунту в зазначеному горизонті могла різнитись на 0,3-0,5 а інколи навіть на 1,2-1,5 %. Враховуючи таку роз-біжність у засоленості різних шарів ґрунту, ми прийшли до висновку, що ре-зультати необхідно усереднити, розрахункові шари збільшити і дисперсійний аналіз варто робити в двох горизонтах - верхньому метровому та в зоні аерації до рівня ґрунтової води.

Інформаційний масив складався з 20 перемінних, які утворювали парале-льні ряди. Це хімічний склад ґрунтової води (мінералізація, вміст НСО3, Cl, SO4, Ca, Mg, Na, K, Na/Ca), склад водної витяжки (загальна засоленість, вміст НСО3, Cl, SO4, Ca, Mg, Na, K) та рівень ґрунтової води. Вибірка кожного ряду складалася з 75 значень. В даній роботі розглядаються питання лише загального засолення, тип і хімізм засолення - питання наступних публікацій.

Дослідження за 7 напрямком. Нагромадження значних гідрохімічних даних якості природних вод у джерелах зрошення протягом останніх 20 років, їхня сезонна строкатість прак-тично у всіх джерелах зрошення, вимагає глибокого аналізу й узагальнення. Але проаналізувати значні масиви компонентів хімічного складу різних типів природних вод без застосування методів математичної статистики й особливос-тей їхнього розподілу неможливо. Особливістю гідрохімічних даних є те, що визначені величини концент-рацій хімічних елементів являють собою кінцеві результати складних динаміч-них фізико-хімічних процесів характерних тільки для обмеженого простору і конкретного часу. Наприклад, у літню пору протягом доби в річковій воді спо-стерігається значна зміна елементів карбонатної системи. Статистична обробка гідрохімічних даних дозволяє виявити закономірно-сті розподілу вмісту компонентів хімічного складу, одержати теоретичні зале-жності, а в остаточному підсумку математично обґрунтовані параметри при за-даних початкових значеннях. Крім цього, статистичний аналіз гідрохімічних даних дозволяє порівню-вати емпіричні ряди розподілу компонентів у різних об'єктах для виявлення гі-дрохімічно важливих розходжень чи спільності порівнюваних величин. При цьому можна одержати кореляційні залежності між концентраціями різних компонентів, що варіюють, і теоретичні лини регресії, за якими можна визнача-

74

ти значення одних компонентів за іншими. Одержання подібних даних дозволяє робити висновки про закономірності формування хімічного складу природних вод на визначеній території з властивими їй місцевими умовами.

Дослідження якості зрошувальної води у водозаборах зрошувальних сис-тем півдня України проведені автором у польових і лабораторних умовах у пе-ріод із квітня по жовтень 1979-2001 років на річках Дніпро, Дунай, Дністер, Західний Буг. Інгулець, Інгул, Самара, Білозірка (Бєлозерський лиман), Вовча, Молочна, Салгир, Біюк-Карасу, Сарата, Когильник і придунайських озерах Са-сик, Ялпуг, Катлабух, Китай, Кугурлуй, Кагул. Хімічний склад води дослідже-ний уніфікованими методами [565]. Придатність води для зрошення визначали методами її іригаційної оцінки , за співвідношенням вмісту у воді різних хіміч-них речовин (мг-екв/дм3). Мета досліджень – установити і математично обґрунтувати загальні зако-номірності хімічного складу і мінералізації природної води джерел зрошення півдня України, оцінити і порівняти результати іригаційної оцінки води, отри-мані різними методами при значному діапазоні мінералізації 200-4000 мг/дм3 і різному хімічному складі, а також визначити найбільш прийнятні методики оцінки якості води для умов України. Необхідно підкреслити, що в Україні в даний час, через відсутність достатньої кількості прісних вод для зрошення зе-мель використовуються мінералізовані до 4000 мг/дм3, якими зрошується до 380 тис. га. Встановлені в цій роботі закономірності послужать відправною крапкою й обґрунтуванням для розробки класифікації природних вод за необхідністю поліпшення складу перед поливом.

Використання дисперсійного аналізу для визначення якісних харак-теристик води. Для виявлення закономірностей формування хімічного складу природної води, установлення залежності між вмістом головних іонів і загаль-ною мінералізацією, між загальною мінералізацією і результатами іригаційної оцінки природної води виконаної різними методами, зіставлення результатів оцінки якості води між одними й іншими методами, а головне, для подальшої систематизації отриманих результатів - проведений дисперсійний аналіз складу води в природних джерелах зрошення. Результати досліджень якості води в джерелах зрошення частково опубліковані в роботах [263, 302. Автор усвідом-лює, що поділ вибірки на більш дрібні відрізки мінералізації з одним хімічним складом (наприклад, гідрокарбонатним кальцієвим або хлоридним натрієвим або сульфатним натрієвим) сприяли б одержанню більш високих результатів кореляційного зв'язку. Але, з огляду на постійну зміну в часі мінералізації і хі-

75

мічного складу води у водозаборі Інгулецької зрошувальної системи (390-2500 мг/л), що залежить від обсягів скидання високомінерализованих шахтних вод Кривбасу і збагачувальних фабрик, така розбивка не доцільна і не характеризу-вала б тих змін, що спостерігаються в гідрохімічному режимі річки. Подібні зміни мінералізації і складу води характерні для річок Сіверський Донець, Са-мара, Вовча, Молочна, що викликано антропогенною діяльністю. У розрахунок включені головні іони хімічного складу: CO3

2-, HCO3-, Cl,

SO42-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ (мг/дм3 і мг-екв/дм3), величина водневого показника

рН, загальна мінералізація (M), сума головних іонів (мг/дм3 і мг-екв/дм3), ре-зультати іригаційної оцінки природної води методами Буданова [57], Можейко і Воротнік [345] Департаменту сільського господарства США [470], Сабольча і Дараб [421]. Інформаційний масив складався з 28 перемінних, котрі утворювали рівнобіжні вибіркові ряди. Вибірка кожного ряду складалася з 465 значень. Ро-зрахунки зроблені на ПЕОМ з використанням стандартних обчислювальних програм “Costat”, “Excel”. Варіанти більшості варіаційних рядів хімічного складу природної води (мінералізація, НСО3

-, Cl-, SO42-, Са2+, Mg2+, Na+, K+, Na+/Ca2+, Na+/Ca2++Mg2+,

Na++К+/Ca2++Mg2++Na++К+, Mg2+/Ca2++Mg2+, SAR) мають близький до нормаль-ного або логнормальний розподіл ймовірностей. Емпіричні криві розподілу ви-біркової сукупності мають як негативну (Cl-, Na+/Ca2++Mg2+, Na++К+/Ca2++Mg2++Na++К+, Mg2+/Ca2++Mg2+, SAR), так і позитивну (всі інші по-казники хімічного складу води) помірну асиметрію. Умови нормальності роз-поділу підтверджуються правилом трьох сигм, коли потроєне стандартне від-хилення середньо арифметичної завжди більше асиметрії (показник скошеності кривої вибіркового розподілу) і ексцесу (показник гостровершинності кривої вибіркового розподілу), а 99,73 % усіх варіант знаходяться в довірчому інтер-валі від -3d до + 3d [147].

2.3. Адекватність оцінювання критеріїв та межі застосування методик і методів досліджень

2.3.1. Теоретична основа й основні формули й розрахунки

закономірностей вологоперенесення

Основні закономірності вологоперенесення, які кількісно характеризують рівновагу й переміщення вологи в зоні аерації ґрунтуються на енергетичному уявленні зв’язку з водовмісною породою.

76

Вільна вода, яка поступає у ґрунт, змінює свій енергетичний рівень під впливом водоутримуючих сил ґрунту менісково-плівкових, оосмотичних і ад-сорбційних. Енергія утримання (усмоктування) води ґрунтом вимірюється по-тенціалом вологи.

Потенціалом ґрунтової вологи називають роботу, затрачену на подо-лання водоутримуючих сил при добуванні з ґрунту одиниці маси води. В мі-ру зневоднювання потенціал ґрунтової вологи падає, а мінусові його значення зростають. досягаючи максимуму при мінімальному вмісті води у ґрунті, На-ступне обводнення ґрунту підвищує потенціал. Значення його величини пере-ходять через нуль і при подальшому збільшенні вологості здобувають позитив-ний знак.

Загальний потенціал вологи ґрунту (Рп) або його тиск визначається за формулою [98]:

РП = РК + РАД + РОСМ + РГР, (2.1) де: Рк - тиск капілярної вологи; РАД - тиск адсорбційний; PОCM - тиск осмотичний; РГР - тиск гравітаційний.

Величина РК лежить у межах від 0 до 196 кПа [83], при зменшенні вологості від вологоємності в'янення тиск знижується до 1470-1568 кПа, при максималь-ній гігроскопічній вологості, в залежності від товщини адсорбованої водної плівки, від 98·102 до 98·103 кПа.

У засолених ґрунтах на енергетичний стан вологи впливає концентрація солей - осмотичний потенціал (Росм), від'ємна величина якого при концентрації до 3 % пропорційна вмісту солей.

Переміщення вологи у ґрунтах і в рослинах визначається різницею поте-нціалів між двома точками, віднесеною до відстані між ними і рівній градієнту потенціалу.

Щоб вода із ґрунту поступила у рослину, потенціал у корінні має бути нижчим, ніж у ґрунті. У листках він нижчий у порівнянні з корінням приблизно на 98 кПа і, навпаки, є вищим ніж у повітрі.

За кривою залежності всмоктуючого тиску від функції вологості ґрунту Р = f (W) можна визначати рухливість і доступність вологи для рослин, намітить термін поливу. Але при цьому для кожного конкретного ґрунту і його генетич-них горизонтів необхідно складати свою залежність Р = f (W).

Крім вологості й солей, потенціал (Р) ґрунтового розчину залежить від гранулометричного складу й щільності (dV). При однаковій вологості у ґрунтах важкого гранулометричного складу Р нижчий, ніж у легких ґрунтах унаслідок високої питомої поверхні, що сприяє різкому зростанню адсорбційного потен-ціалу, особливо у мулистих ґрунтах.

Збільшення щільності скелета ґрунту знижує його пористість, збільшує

77

об'ємну вологість і потенціал ґрунтової вологи. На практиці потенціал ґрунтової вологи часто називають тиском (Р) і ви-

мірюють в атм. У літературі його позначають y або m і вимірюють у системі СІ у атм. (І атм - 98,039 кПа), мм ртутного стовпа (1 атм = 760 мм рт. ст. = 1033 см вод. ст.).

Величина потенціалу переносу вологи у ґрунті пов'язана функціональ-ною залежністю з відносною пружністю пари [98, 99]:

mr = (R·T/V)·lg(P/P0), (2.2) де: Р - тиск пару над розчином, при якому відбувається сорбція парів ґрунтом; РО — тиск під плоскою поверхнею хімічно чистої вода; R — константа; Т - аб-солютна температура; V - молярний об'єм води; (Р/РО) - відносна пружність па-ру, який знаходиться у рівновазі з вологою, яка міститься у ґрунті.

Потенціал ґрунтової вологи вираховують за формулою: mг = (R · Т / М · g) · lg (Р / РО), (2.3)

Якщо потенціал ґрунтової вологи (цг) виразити у см вод. ст., як це прийн-ято у більшості робіт фізики ґрунтів, то у десятинній системі логарифмів при 20° С після підставки числових значень: М ~ 18,02 r/моль, g = 981 ерг·г-1 см-1, R = 8,315·107 ерг моль-1 град, формула прийме вигляд:

mr = 3,18·106·lg(P/Po), (2.4) Але для практичного застосування цієї формули зручніше використову-

вати відносний тиск водного пару, виражений через відносну вологість (Н) по-вітря:

mг = 3,18 ·106·lg(H /100), або mr = 3,18·106 ·(2-lgH). (2.5) На практиці потенціал ґрунтової вологи часто називають тиском (Р) і ви-

мірюють в атм. У літературі його позначають y або m і вимірюють у системі СІ у атм. (І атм - 98,039 кПа), мм ртутного стовпа (1 атм = 760 мм рт. ст. = 1033 см вод. ст.).

Вирішення системи рівнянь масоенергообміну, які характеризують воло-го перенесення вимагає визначення інших параметрів: найменшої вологоємкос-ті профілю ґрунтів зони аерації, шпаруватості, коефіцієнту фільтрації, вологості на різні періоди часу.

Константа, яка характеризує загальну вологоємність, широко застосо-вують у меліоративній практиці. За цим показником визначають поливну но-рму та запаси вологи у будь-якому прошарку ґрунту.

Для піщаних і супіщаних ґрунтів найменша вологоємність складає від 5 до 20 %, для суглинистих і глинистих - від 20 до 45.

78

Повна вологоємність, визначається за формулою [60]: W,% = Р/dV, (2.6)

де: W. % - повна вологоємність у відсотках; Р - загальна пористість ґрунту, %; dV - щільність скелета ґрунту, г/см3.

Щільність ґрунту - маса абсолютно сухої твердої фази ґрунту в одиниці об'єму (г/см3, т/м3). Щільність ґрунту розраховують за формулою:

dv = M/V, (2.7) де: dv - щільність скелета ґрунту, г/см3; М - маса сухого ґрунту непорушеної структури у визначеному об'ємі, г; V - об'єм ґрунту, см3.

Щільністю твердої фази ґрунту називають відношення її твердої частини до маси ґрунту з порами заповненими водою у тому ж об'ємі при 4°С (г/см3, т/м3).

d = m/v, (2.8) де: m - маса ґрунту, г, кг, т; v - об'єм ґрунту з порами заповненими водою й по-вітрям, см3, м3.

Значення щільності твердої фази ґрунтів і материнської породи - 2,6-2,8, щільність гумусу - 1,20-1,40. Чим багатший ґрунт або його прошарок на гумус, тим менша щільність твердої фази (2,40-2,50) [60].

Загальну пористість ґрунту (n) визначають за показником щільності ґрунту і її твердої фази за формулою:

n% = (l - dv/d)100, (2.9) де: 1 - загальний об'єм пор ґрунту; dv - щільність ґрунту, г/см3; d - щільність твердої фази ґрунту, г/см3.

Вологість ґрунту визначають з врахуванням генетичних горизонтів і гео-логічних нашарувань. Спочатку проводять морфологічний опис ґрунту. Зразки можна брати з відкритих розрізів, очищаючи стінки шурфу перед узяттям зраз-ка на 4-5 см або за допомогою бура. Зразки до глибини 1 м - відбирають у п'я-тикратній повторності кожні 10 см, глибше – трьохкратній. Зразки ґрунту кла-дуть у металеві бюкси, які щільно закривають і доставляють у лабораторію, де його висушують при температурі 105° С, попередньо зваживши.

Уміст вагової вологи від маси абсолютно сухого ґрунту вираховують у відсотках за формулою:

W,% = (a/pc)·100, (2.10) де: W, % - відсотковий уміст вологи; а - кількість води у зразку, г; рс. маса аб-солютно сухого ґрунту, г.

Вологість ґрунту змінюється як у часі, так і у профілі ґрунту.

79

Загальний уміст вологи у ґрунті називають абсолютною вологістю. Розрахунок маси абсолютно сухого ґрунту (Рс) при відомій вологості (W, %) виконують за формулою:

Рс= І00·рв/100 + W), (2.11) де: рв - наважка вологого ґрунту

Уміст об'ємної вологи (Wv) у ґрунті визначають за формулою: Wv = W·d v, (2.12)

де: Wv - вологість у відсотках від об'єму ґрунту; dv - щільність скелета ґрунту, г/см3; W - вагова вологість ґрунту, %

Запаси вологи у шарі ґрунту визначають у міліметрах водного стовпа за наступною формулою:

W,мм = (W·h·dr10)/100, (2.13) Розрахунки інфільтраційних потоків вологи визначено за даними вимірю-

вання всмоктуючого тиску тензіометрами з використанням залежності коефіці-єнта вологопереносу від всмоктуючого тиску, які було визначено методом мем-бранного пресу. Сумарне водоспоживання на стаціонарі Кам'янсько-Дніпровської дослід-ної станції визначалось за методом водного балансу по формулі А.М, Костякова [209]: Е = Wn + P + m - Wк - DР (2.14) де: Е - сумарне водоспоживання, мм; Wn - вологозапаси на початок розрахун-кового періоду, мм; Р - сума опадів, мм; m - зрошувальна норма, мм; Wк - во-логозапаси на кінець розрахункового періоду, мм; DР - волога, що інфільтрува-лась за межі розрахункового шару, мм. Водоспоживання сільськогосподарських культур на стаціонарі Кримської дослідної станції визначалось за формулою Е = p + m + DW + qn - qінф. (2.15) де Е - сумарне водосоживання, мм; p - сума ефективних (не менше 5 мм) ат-мосферних опадів, мм; m - величини зрошувальної норми, мм; DW - зміни во-логозапасів в межах зони аерації за час спостережень, мм; qn - сумарна величина підживлення зони ґрунтовими водами, мм; qінф. - сумарна величина інфільтра-ційного живлення ґрунтових вод, мм; Зміни вологозапасів визначаються за формулою: D W = ( Wк - W n ) х h (2.16) де DW - зміни вологозапасів, мм; Wк,Wn - кінцеві і початкові величини вологи в об'ємних відсотках; h - товщина розрахункового шару ґрунту, м; Розрахунок елементів водного балансу виконується на основі аналізу

80

графіків режимних спостережень за величинами всмоктуючого тиску в ґрунті зони аерації, що вимірюються тензіометрами. Величина підживлення кореневої системи ґрунтовими водами розрахову-ється по рівнянню :

q = -Кв хdGdZ

, (2.17)

де q - інтенсивність інфільтраційного живлення, м; Кв - коефіцієнт вологопере-

носу, м/добу; dGdZ

- градієнт потенціалу вологи в розрахунковому перерізі.

При визначенні інтенсивності інфільтраційного живлення через розраху-нковий перетин приймають шар, що розділяє зону рівних потенціалів і актив-ний шар (зона несталого режиму вологопереносу). Вибір граничного шару ба-зується на розрахунку, що зона рівних потенціалів (капілярної кайми) є зоною транзитного (без змін інтенсивності потоку) обміну вологою між ґрунтовими водами і зоною несталого вологопереносу.

Поливна норма -- кількість води, яку подають на поле для зрошення сіль-ськогосподарських культур за один полив. Зрошувальна норма - кількість води, яку витрачають на зволоження ґрунтів під сільськогосподарськими культурами за один зрошувальний період. Зрошувальна норма рівна сумі поливних норм. При розрахунку поливної норми необхідно виходити з того, що при поливі у ґрунт має бути подано таку кількість води, яка не порушить життєдіяльності ро-слин, не буде просочуватися в глибокі шари ґрунту і не буде поповнювати ґрун-тові води.

Після поливу вологість ґрунту не повинна перевищувати найменшу воло-гоємність – тобто верхньої межі оптимального зволоження ґрунту. Нижня межа висушування ґрунту після поливу або дощу має орієнтовно відповідати 0,7 НВ (0,65-0,75 НВ). Отже, об’єм поливної води має бути не більшим, ніж запас во-логи у ґрунті, рівний різниці НВ – 0,7 НВ.

Поливна норма (м3/га) вираховується за наступною формулою [209]: m = 100HdV (W0-Wi), (2.18)

де: Н - активний шар ґрунту, м; dV - середня щільність активного шару ґрунту, т/м3 ; Wо - оптимальна вологість активного шару ґрунту, % маси сухого ґрунту, відповідає 90-100 % НВ; W1 - вологість активного шару ґрунту перед поливом, % маси сухого ґрунту. Поливну й зрошувальну норму виражають у мм або м3/га.

81

2.3.2. Теоретична основа промивних норм при розсоленні ґрунтів й види дренажу для відведення надлишкової води

Ґрунти промивають, як правило, в осінній період, коли ґрунтові води сто-

ять глибоко. Поле має бути завчасно спланованим, зораним, заборонованим (при таких умовах вода буде просочуватись вглибину ґрунту повільно й рівно-мірно) і розділеним на ділянки - чеки. Промивку, як правило, проводять у два етапи. В перший етап кореневмісний шар зволожують до найменшої (польової) вологоємності, при цьому солі, що знаходяться в ґрунті, переходять у розчин. На другому етапі відбувається подальше розчинення й витіснення солей із ша-ру, що промивається в ґрунтові води. Утворений розчин солей разом із ґрунто-вими водами відводять дренажем за межі зрошуваної території. Разові проми-вні норми на легких ґрунтах складають 1500-1800 м3/га, на середніх - 1900-2000, і на важких - 2000-2500 м3/га.

Загальну промивну норму визначають по-різному. Наприклад, за Л.П. Ро-зовим вона становить [407]:

М = П — m + nA, (2.19) де: П - найменша вологоємність шару, що промивається, м3/га; m - запаси води в шарі ґрунту, що промивається до промивки, м3/га; nА — додаткова кількість води, необхідна для витіснення розчинених солей із шару Н, м3/га; n-коефіцієнт, який залежить від ступеню засолення ґрунту, змінюється від 0,5 до 1,5 (визначають дослідним шляхом).

Промивна норма (м3/га) за А.Н. Костяковим [209]: М = 100 Нa [(b0 - b) + (S1 - S2 /К). (2.20)

де Н - глибина шару, що промивається, м; a - щільність ґрунту, т/м3; b0 - най-менша вологоємність, % маси; b - вологість ґрунту перед промивкою, % маси; S1 - вміст солей до промивки, % маси; S2 - допустимий вміст солей після про-мивки, % маси; К — коефіцієнт витіснення (або вимивання) солей на 1 м3 води, залежить від фізичних властивостей ґрунту, глибини залягання рівня ґрунтових вод, кількості і виду солей. Визначається він дослідним шляхом у польових умовах.

Рух вологи і розчинених солей у ґрунті - складний фізико-хімічний про-цес. Експериментальні дослідження свідчать, що при одноразовій зміні ґрунто-вого розчину кількість витіснених солей завжди менша 100 % їх, початкового вмісту. Винесення солей залежить від механічного складу і водно-фізичних властивостей ґрунту. Так, в пісках при промиванні вимивається до 90 % солей, в мулистих суглинках - до 80 %, а в агрегованих суглинистих ґрунтах - до 60 %.

У пісках сольовий розчин знаходиться в основному в наскрізних порах і

82

витісняється спадними токами промивної води. У суглинистих ґрунтах, де сла-бо проникає вода процес вимивання солей протікає повільніше й обумовлюєть-ся в значній мірі процесами дифузії й обміну.

Промивна норма визначається і більш просто за Волобуєвим [78]: Мпр= 10000 × h×L×lg(Sh/Sk) (2.21)

де: Мпр - промивна норма, м3/га; h - потужність шару ґрунту, що про-мивається, м; L - показник солевіддачі, який визначається за даними дослідно-виробничих примовок; Sh уміст токсичних солей у ґрунті до початку промивки, % від абсолютно сухого ґрунту; Sk - допустимий уміст токсичних солей, % від абсолютно сухого ґрунту.

Коефіцієнт солевіддачі для ґрунтів із різним механічним складом і типом засолення визначається у полі на дослідних промивках площадок незначного розміру (5x5; 10x10 м). Із збільшенням території дослідних площадок точність визначення солевіддачі підвищується, а коефіцієнт солевіддачі визначається за формулою 2.22:

L = Mpr / [ l0000·h ·lg (Sh/Sk)] (2.22) Для розсолення солонців, які характеризуються високим вмістом (більше

10 % загальної ємності поглинання) у ґрунтовому вбирному комплексі натрію, промивку необхідно проводити в сполученні з гіпсуванням. При гіпсуванні в умовах доброго зволоження у ґрунтах іде реакція витіснення натрію кальцієм, утворюється сірчанокислий натрій, розчинний у воді. Його видаляють наступ-ною промивкою. Дози внесення гіпсу визначають за вмістом увібраного натрію і практично складають 3-20 т/га.

Відкритий дренаж (рис. 2.11) застосовують на ділянках із малими ухи-лами і при невисокій водопроникності ґрунту. Відкриті канали глибиною 1,5-2,5 м (відстань між каналами приймають від 200 до 500 м) впадають у канали-колектори глибиною 2,5-3,5 м. При цьому за межі зрошуваної території відво-дять ґрунтові і поверхневі води. Для запобігання замулювання швидкість руху води в каналах має бути не меншою 0,25-0,4 м/с, а ухил - не менше 0,001-0,003 [201].

Рис. 2.11. Схема роботи відкритого горизонтального дренажу: 1 – ґрунт; 2 – пісок; 3 – рівень ґрунтових вод

83

Відкрита дренажна мережа має ряд суттєвих недоліків: канали утрудня-ють роботу сільськогосподарських машин на полях; відкоси і дно дренажних каналів і колекторів заростає бур'янами і ці місця є джерелом засмічення полів; під відкриті канали відводиться частина орних земель; витрати на експлуатацію відкритих каналів бувають значними, іноді 2,5-8 % будівельної вартості мережі.

Горизонтальний закритий дренаж добре понижує й відводить ґрунтові води зі зрошуваної території. Його виконують із керамічних, азбестоцементних, бетонних або пластмасових труб: для первинних і групових дрен діаметром 10-20 см, для колекторів діаметром до 50 см. Керамічні труби укладають, стикую-чи їх із зазором 0,5-1 мм, через який ґрунтові води просочуються в дрену. Для запобігання замулювання стики труб на 2/3 їх окружності прикривають мішко-виною, скловатою або обсипають гравієм. У легких суглинкових ґрунтах під дренажними трубами облаштовують гравійну підстилку (шаром 10 см), а їх стикування обсипають щебенем і гравієм [157].

Рівень ґрунтових вод під дією дренажу знижується, а між дренами утво-рюється депресивна поверхня. Верхня точка депресивної поверхні в середині відстані між дренами має перевищення (напір) h над рівнем води у дрені, під дією якої відбувається рух води й вихід її у дрену. Чим більший напір h над дреною, тим вища швидкість руху і більші витрати води, яка поступає в дрену. Нижньою межею напору ґрунтових вод над рівнем води у дрені вважають у легких ґрунтах 20-30 см, у середніх - 30-40, у важких - 40-50 см, в дійсності ці напори можуть ще знижуватись. Граничне положення ґрунтових вод між дре-нами має бути не вищим критичної глибини hКР (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Схема дії закритого горизонтального дренажу: 1 – дрена; 2 – депресійна крива

Глибина закладання дрен (Н) визначається за формулою 2.23 [157]: Н = hКР + h + hO, (2.23)

де: h0 - глибина води в дрені, м Дренаж закладають на глибину 2-4 м. В залежності від механічного скла-

ду ґрунтів і порід відстань (м) між дренами приймають у наступних межах: Глинисті без піщаних прошарків 80-200 м Суглинисті без піщаних прошарків 200-300 м Суглинисті з піщаними прошарками 400-500 м Суглинисті добре водопроникні 500-600 м Суглинисті з прошарками гравію 600-1200 м

Дрени можуть бути довжиною 500 м і більше. Діаметр їх визначають гід-

84

равлічним розрахунком. Витрату води (Q), яка поступає у дрену розраховують за формулою 2.24:

Q = q × w, (2.24) де: w - площа, із якої приймає воду дрена, га; q - модуль дренажного стоку, л/с/га.

Для запобігання замулення дренажу його ухили мають бути не меншими 0,002, а швидкість руху води в дренах - 0,35-0,8 м/с. Через кожні 100-200 м дренажу споруджують оглядові колодязі, які періодично очищують від мулу.

Вертикальний дренаж (рис. 2.13) застосовують для пониження рівня ґрунтових вод на зрошуваних землях у певних гідрогеологічних умовах: при заляганні добре водопроникних ґрунтів і порід (потужних, крупнозернистих, піщаних або гравійних); на землях, які підстилаються галечниковими алювіа-льними відкладами й ін. Такий дренаж сприяє прискоренню процесу розсолен-ня зрошуваних земель і розповсюдженню цього процесу розсолення на велику глибину у порівнянні з горизонтальним дренажем, але вимагає і більших екс-плуатаційних затрат.

Рис. 2.13. Схема дії вертикального дренажу: 1 – водоносний горизонт; 2- водотрив; 3 – депресійна крива; 4 – обсадні труби, насос фільтр

До недоліків вертикального дренажу можна віднести високі експлуата-ційні затрати, потребу в електроенергії і якісних фільтрах.

Дебіт кожної свердловини можна визначити за рівнянням [157]: Q = πR2 (q = P), (2.25)

де: середньорічна інтенсивність живлення ґрунтових вод за рахунок зрошення, м3/добу · м2; Р – напірне живлення, м3/добу · м2; R – радіус круга, який відповідає максимальному розміру депресійної воронки навколо однієї свердловини, м.

При відомих радіусі впливу R однієї свердловини й її дебіті Q можна ви-значити, знаючи проектну глибину ґрунтових вод h, розрахувати пониження рі-вня води у свердловині (рис. 2.14.):

S0 = h = (Q/4πKФ m) [ln (R/r) + ξ] (2.26) де: S0 - пониження рівня води у свердловині, м; КФ – коефіцієнт фільтрації водоносної

товщі, м/доб; m – товщина водоносної товщі в добре фільтрованих породах, м; r – зовнішній радіус фільтра свердловини, м; ξ – коефіцієнт, який враховує недосконалість свердловини; h – глибина ґрунтових вод від денної поверхні (проектна), м.

Комбінований дренаж (рис. 2.14) представляє систему горизонтальних

85

(відкритих або закритих) дрен із підключеними до них вертикальними свердло-винами-посилювачами, які розкривають глибокі добре водопроникні обводнені горизонти. Свердловини-посилювачі працюють без примусової відкачки, під дією природного напору, який виникає в результаті різності відміток рівня ґру-нтових вод у середині міждренної відстані й рівня води в устях свердловин [201].

2.14. Схема розрахунку вертикального дренажу при установленій фільтрації

Комбінований дренаж, на відміну від горизонтального, має меншу будіве-льну й експлуатаційну вартість, надійніший у роботі.

Двоярусний дренаж сприяє більш рівномірному розсоленню ґрунтів і по-рід. Верхній ярус укладають безтраншейним способом із пластмасових труб на глибині 1,5-2,0 м, нижній виконують у вигляді постійного закритого дренажу. Нижній ярус робить процес промивки ґрунту інтенсивним, суттєво вирівнює спадні швидкості промивних токів води.

2.4. Висновки

Обґрунтовано застосування методології оцінювання природно-техногенної безпеки зрошуваних земель півдня України, яка враховує різнома-нітні чинники небезпеки й базується на засадах сталого збалансованого приро-докористування з використанням кількісної й якісної складових буферної здат-ності агроценозів і включає оцінювання якісного й кількісного потенціалу, зба-лансованості режимів зрошення, природно-техногенного ризику застосування для зрошення вод різної іригаційної якості, можливості й необхідність поліп-шення їх хімічного складу перед поливом шляхом внесення кальцієвих хіміч-них меліорантів, зниження лужності, ліквідації соди, розбавлення прісними во-дами і на їх основі оцінювання прийнятності / неприйнятності рівня природно-техногенної безпеки зрошуваних земель за ступенем їх засолення, осолонцю-вання, забруднення й виснаження, рівня залягання та мінералізації ґрунтової води.

86

РОЗДІЛ 3 ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ВОДОСПОЖИВАННЯ СІЛЬСЬКОГОС-

ПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР В УМОВАХ БЛИЗЬКОГО Й ГЛИБОКОГО ЗАЛЯГАННЯ РІВНЯ ҐРУНТОВОЇ ВОДИ З МЕТОЮ

УДОСКОНАЛЕННЯ РЕЖИМІВ ЗРОШЕННЯ ТА ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗ-ПЕКИ ЗРОШУВАНИХ ЗЕМЕЛЬ

Проведено польові дослідження з вивчення впливу різних поливних і зрошувальних норм на параметри водоспоживання сільськогосподарських ку-льтур в умовах близького й глибокого залягання рівня ґрунтової води з метою удосконалення режимів зрошення та екологічної безпеки зрошуваних земель.

3.1. Дослідження впливу поливних і зрошувальних норм на параметри во-

доспоживання й урожайність сільськогосподарських культур в умовах близького залягання рівня ґрунтової води

Дослід проведено на полях Кримської дослідної станції (с. Желябівка Нижньогірського району Автономної Республіки Крим).

Умови проведення польових дослідів з вирощуванням сільськогос-подарських рослин приведено в додатку А. Там викладено питання: природно-кліматичні умови (розташування ділянки, рельєф, клімат, геологічні й геомор-фологічні умови, ґрунтові води, ґрунти, якість поливної води), агротехніка ви-рощування сільськогосподарських рослин (схема ротаційної сівозміни, техно-логія обробітку ґрунту, норми й терміни посіву, сорти рослин, догляд за посі-вами, зрошувальні й поливні норми, застосування добрив і засобів захисту рос-лин, облік урожаю), поливні норми та їхній вплив на глибину зволоження ґрун-тів зони аерації, інфільтрацію за межі кореневого шару, установлено залежності між вологістю ґрунту і його всмоктуючим тиском, між коефіцієнтом вологоп-ровідності ґрунту і його всмоктуючим тиском, динаміка вологості ґрунту й інші питання.

3.1.1. Кормовий буряк

Кліматичні умови протягом періоду досліджень, особливо 1994 року, ва-рто вважати несприятливими, так, як кількість опадів у червні-липні складала 13-48,2 % від багаторічної середньомісячної норми. У 1994 році культуру зрошували 9 разів, 1985 - 6, 1996 - 8 разів. Зрошува-льні норми відповідно варіантам складали: 1 - 3750 м3/га, 2 - 2900, 3 - 2400 у

87

1994 році, 2400, 2000, 1300 - у більш вологому 1995 і 3600, 3100, 2600 м3/га в 1996 році.

Високий рівень природного зволоження в квітні-травні 1994 і 1995 років сприяв підтримці вологості в шарі 0-70 см на рівні 0,7-1,0 НВ і вище у усіх ва-ріантах досліджень. У цей період формувалася основна частина інфільтрації вологи за межі метрового шару і підвищувався рівень ґрунтової води з 210 до 173 см у 1994 і з 218 до 183 см у 1995 році. Але в другій декаді червня вологість ґрунту в активному шарі (0-70 см) знизилася до 20,25-24,3 % об’єму (0,57-0,69 НВ), що викликало процес переміщення вологи з нижніх прошарків ґрунтового профілю у верхні. При цьому, рівень ґрунтової води на 15 червня понизився до 203 см у 1994 і 200 см у 1995 роках.

Істотних розходжень у розвитку кормового буряка за варіантами досліду не відзначено у всі роки досліджень.

Середньодобове водоспоживання кореневої системи кормового буряка в різноманітні періоди вегетації 1994 р. свідчить про його динамічність і значну змінність протягом вегетації (додаток А, рис. А.6.1). Так, у другій декаді травня (після сходів) 75 % вологи споживалося з верхнього 0-20 см шару і лише 4 % із шару глибше 40 см. В міру росту кореневої системи відбувається перерозподіл водоспоживання - воно зменшується з верхніх прошарків і збільшується - з ни-жніх. Видно, що постійно знижується водоспоживання з верхнього 0-20 см ша-ру: від 48 % наприкінці травня - початку червня до 37 % - наприкінці червня - першій половині липня, до 20-25 % - у серпні-вересні. У серпні-вересні з верх-нього 0-60 см шару ґрунту рослинами споживається 57 % вологи, із шару 60-100 см - 24 %, із шару 100-150 см - 18 % (додаток А, табл. 3.1.1 ).

Це твердження підкріплюється результатами отриманими в 1995 р. З ри-сунку 3.1.1 видно, що в травні водоспоживання кормового буряка формувалося в основному з шару ґрунту 0-40 см. У червні зі зростанням кореневої системи змінилося і найбільшим було з шару ґрунту 40-60 см. У липні у зв’язку з підси-ханням ґрунту в шарі 20-70 см водоспоживання було значним з шару 0-20 см та глибше 70 см. У серпні й вересні водоспоживання культури було найбільшим з глибини більше 1 м (рис. 3.1.1, табл. 3.1.1).

Ці дані вказують на необхідність диференціації товщини розрахункового шару ґрунту відповідно до особливостей формування кореневої системи рослин в умовах зрошення . Конкретно для кормового буряка в травні поливна норма повинна визначатися з умови зволоження шару ґрунту товщиною до 30 см, у червні - 50 см і 70 см - протягом іншого часу вегетаційного періоду.

88

Рис. 3.1.1. Діаграми середньодобового пошарового водоспоживання кореневої

системи кормового буряка в різні періоди вегетації 1995 р. (1 варіант)

Таблиця 3.1.1. Пошарове водоспоживання кормового буряка (варіант 2), мм

Прошарок Розрахунковий період 1995 року За вегетацію ґрунту, см 18-23.05 24.05-6.06 7-28.06 3-30.07 5-29.08 1-30.09 мм %

0-20 14,63 13,44 28,21 30,3 11,9 13,58 132,9 23,4 20-40 3,90 8,68 26,84 17,66 9,2 17,76 98,7 17,4 40-60 0,97 5,88 42,98 15,9 6,1 7,56 92,3 16,2 60-80 0 0 15,43 46,76 4,46 7,98 86,8 15,3

80-100 0 0 0 40,85 17,15 23,1 95,3 16,8 100-120 0 0 0 13,1 19,37 27,5 62,0 10,9 0-120 19,5 28,0 113,46 164,58 68,17 97,5 568 100 0-60 19,5 28,0 98,03 63,86 27,2 38,9 323,9 57,0

Таблиця 3.1.2. Складові процесу сумарного водоспоживання і врожайності кормового буряка

Показники Режими зрошення оптимальний водозберігаючий-1 водозберігаючий-2

Рік досліджень 1994 1995 1996 1994 1995 1996 1994 1995 1996 Опади, мм 141,8 157,1 139,6 141,8 157,1 139,6 141,8 157,1 139,6

Зрошувальна норма, мм 375,0 240,0 350,0 291,0 200,0 260,0 240,0 130,0 220,0 Рівень ґрунтової води, м 1,7-1,9 1,7-1,91,8-2,21,7-1,9 1,5-2,2 1,8-2,3 2,0-2,2 1,9-2,7 1,9-2,4

Підживлення 1-м шару ґрунту ґрунтовими водами, мм 58,7 57,5 28,7 104,7 78,3 69,5 77,1 49,6 75,9

Інфільтрація за межі 1-м шару, мм 38,9 53,4 13,4 24,5 41,2 11,3 21,6 21,3 8,8 Водоспоживання, мм 728,0 530,0 768,8 593,6 505,0 622,1 516,0 445,2 524,9

Врожайність коренеплодів, ц/га 1350 885 1450 1277 816 1245 943 743 990 Коеф. водоспоживання, м3/ц 5,4 6,0 5,3 4,6 6,2 5,0 5,5 6,0 5,3 Витрати поливної води на 1 ц

продукції, м3 2,77 2,71 2,41 2,28 2,45 2,09 2,54 1,74 2,47

89

Отримані дані про розміри і склад сумарного водоспоживання кормового буряка за вегетаційний період (табл. 3.1.2) свідчать, що воно було найбільшим при оптимальному режимі зрошення, а найменшим - при водосберегаючому-2. Частина поливної води в сумарному водоспоживанні була найбільшою при оп-тимальному режимі зрошення і складала 51,5 % у 1994 році і 45 % у 1995, 1996 роках, зменшуючись відповідно рокам до 49, 39,2, 41,8 % при водозбе-регаючому-1 і 46,5, 29,2, 41,9 % - при водозберегаючому-2 режимах зрошення.

Підживлення верхнього метрового шару ґрунту на полі з оптимальним режимом зрошення в 1994, 1995 роках складало 8,0-10,8 %, водосберегаючому-1 - 17,6-15,5, жорсткому - 14,9-11,1 % від сумарного водоспоживання. У 1996 році ці показники у варіантах оптимального і водосберегаючого-1 режимів зрошення були меншими - 3,7, 11,1%, а в третьому варіанті на рівні сталої тен-денції - 14,5%.

Інтенсивність підживлення ґрунтів верхнього метрового шару ґрунтови-ми водами під кормовим буряком та й іншими культурами залежить, в основ-ному, від вологості ґрунту в цьому шарі і змінюється від 0 у квітні - на початку травня (вологість ґрунту вище 27 % об'ємних) до 1,2-1,8 мм/добу у липні-вересні при зниженні вологості ґрунту до 19,8 % і менше. За вегетаційний пері-од при водозберігаючих режимах зрошення підживлення метрового шару ґрун-ту під посівами кормового буряка складає 69,6-104,7 мм або 11,2-17,6 % від су-марного водоспоживання.

Інфільтрація за межі 1 м товщі ґрунтів у відсотках до зрошувальної норми в 1994 і 1995 роках відповідно варіантам складала: оптимального - 10,4% і 22,2%; водосберегаючого-1 - 8,4 і 20,6; жорсткого - 9,0 і 16,4% (табл. 3.1.2). У 1996 році інфільтрація за межі верхнього метрового шару ґрунту зменшилася, у першу чергу, за рахунок меншої кількості опадів у весняний період. У цілому сумарне добове водоспоживання кормового буряка при водос-берегаючому-1 режимі зрошення змінюється в достатньо широких межах від 12,3 мм у червні до 0,8 мм наприкінці серпня (рис. 3.1.2). При цьому найвищі показники у водоспоживанні зареєстровано на другий-третій день після поливу або дощу, тобто при максимальній вологості ґрунту в зоні аерації. Дослі-дженнями також підтверджено, що інтенсивність водоспоживання кормового буряка істотно залежить від рівня вологості кореневого шару ґрунту, і ця зале-жність має параболічний характер і описуються поліноміальним рівнянням другого ступеню (рис. 3.1.3): Е = 0,1491W2 + 0,3551W - 125,99 (3.1) де Е - інтенсивність водоспоживання з 1-метрового шару ґрунту, м3/доб.; W- вологість метрового ша-ру ґрунту, % об’єму.

90

Рис. 3.1.2. Динаміка сумарного водоспоживання кормового буряка за вегета-

ційний період 1995 р. та підживлення ґрунтовими водами

y = 0,1491x2 + 0,3551x - 125,99R2 = 0,9623

0

20

40

60

80

100

120

28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Вологість 1 м шару грунту об'ємна, %

Вод

оспо

жив

ання

, м3 /г

а

Рис. 3.1.3. Крапкові графіки та теоретична лінія регресії при поліноміальній ко-реляційній залежності величини добового водоспоживання кореневої системи

кормових буряків від вологості метрового шару ґрунту

Таблиця 3.1.3. Зіставлення фактичного водоспоживання кореневої системи ко-рмового буряка з розрахованою за установленим рівнянням регресії

Вологість 1-метрового ша-ру ґрунту, %

Водоспоживання, м3/добу Вологість 1-метрового ша-ру ґрунту, %

Водоспоживання, м3/добу фактичне за формулою

3.1 фактичне за формулою

3.1 28,42 9,00 4,52 32,67 42,5 44,75 28,89 13,5 8,71 33,08 49,7 48,91 28,96 11,3 9,34 34,00 60,3 58,44 29,45 15,0 13,78 35,0 65,0 69,09 29,97 21,9 18,57 35,56 80,0 75,17

30,266 18,8 21,34 36,00 88,0 80,03 30,61 25,6 24,58 36,666 93,7 87,48

30,716 22,3 25,59 37,0 95,0 91,27 31,94 35,1 37,46 37,8 98,0 100,47 32,09 40,8 38,95 39,0 100,0 114,64

91

З графіка очевидно, що інтенсивність добового водоспоживання в межах досліджуваного діапазону вологості метрового шару ґрунту змінюється в 10 ра-зів від 10 м3/га/доб., (1 мм/доб.) до 100 м3/га/доб. (10 мм/доб.).

Звичайно, кожна запропонована формула потребує практичного підтвер-дження співставленням фактичних даним розрахованим за приведеною залеж-ністю. Співставлення цих результатів приведено у табл. 3.1.3 і свідчить про близькість результатів. Виконано порівняння величин сумарного водоспоживання визначеного із використанням даних тензометричних спостережень за потенціалами всмокту-ючого тиску і розрахованих за відомими методами (Штойко, [480], Алпатьєв, [21, 22], Остапчик і ін., [370], додаток А, табл. А.6.2).

Результати свідчать, що в цілому за вегетаційний період величина водос-поживання, розрахована за методикою Алпатьєва [21, 22] і Штойко [480] бли-зька до результатів, отриманих за допомогою тензометричного методу, а за ме-тодикою Остапчика [369, 370] на 25,7 % нижчі.

Але при цьому, величини добового водоспоживання, особливо при воло-гості ґрунту, вищій за НВ і нижчій 0,6-0,7 НВ, тобто за межами оптимальної для розвитку рослин вологості ґрунтів, - відрізняються в 3-4 рази, а середньо декадні - у 2-2,5 рази. При цьому, у періоди з вологістю ґрунту вищою 0,8 НВ, розрахункові методи знижують величину добового водоспоживання, а при во-логості нижчій 0,6-0,7 НВ - завищують.

Урожайність культури. Середньорічна урожайність коренеплодів кор-мового буряка при оптимальному режимі зрошення за роки досліджень склада-ла 885-1450 ц/га, при водосберегаючому-1 - 816-1277 ц/га, водосберегаючому-2 (жорсткому) - 743-990 ц/га (додаток А, табл. А.6.3).

Слід зазначити, що врожайність коренеплодів кормового буряка водозбе-рігаючих варіантів істотно змінювалася в залежності від розташування вздовж крила дощувальної машини ДДА-100М. Так, у 1994 році на площадці 6х6 м ро-зташованій на відстані 6-12 м від тимчасового зрошувача при воджосберегаю-чому-1 режимі зрошення врожайність склала 1250 ц/га, на ділянці такого ж ро-зміру і відстані 13-19 м від каналу - 1574 ц/га, на відстані 20-26 м - 1719, на від-стані 27-33 м - 1042, на відстані 34-40 м 1077, а наприкінці крила, на відстані 40-46 м від тимчасового зрошувача -1000 ц/га. Структура врожайності відрізня-лася, як густотою посівів, так і середньою вагою одного коренеплоду (додаток А, табл. А.6.3).

Аналіз і математичне опрацювання отриманих результатів дозволили встановити залежність між зрошувальною нормою (m) й сумарним водоспожи-

92

ванням (Е) з однієї сторони й накопиченням маси коренеплодів (У) (рис. 3.1.4, 3.1.5). Залежність описується прямими прямолінійними рівняннями (3.3 та 3.4) з достатньо високими коефіцієнтами кореляції r = 0,912 та r = 0,934 відповідно:

У = 0,0002m2 + 2,9936m + 294,37 (3.2) У = 2,2603E - 254,43 (3.3)

y = 0,0002x2 + 2,9936x + 294,37R2 = 0,8334

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400

Зрошувальна норма, мм

Уро

жайн

ість

кор

енеп

лоді

в, ц

/га

Рис. 3.1.4. Крапкові графіки й теоретичні лінії регресії при прямій прямоліній-ній кореляції між зрошувальною нормою й урожайністю коренеплодів кормо-

вих буряків

y = 2,2603x - 254,43R2 = 0,8725

600700800900

1000110012001300140015001600

400 450 500 550 600 650 700 750 800

Сумаоне водоспоживання, мм

Уро

жай

ніст

ь ко

рене

плод

ів, ц

/га

Рис. 3.1.5. Крапкові графіки й теоретичні лінії регресії при прямій прямоліній-ній кореляції між сумарним водоспоживанням й урожайністю коренеплодів ко-

рмових буряків

Зіставлення фактичної урожайності кормового буряка з розрахованою за установленими рівнянням регресії є збіжною (табл. 3.1.4).

Отже, аналіз отриманих результатів для умов Степового Криму свідчить, що для кормового буряка, який вирощується в умовах близького залягання ґру-нтової води, найбільш ефективні зрошувальні норми - 2600-3600 м3/га.

93

Таблиця 3.1.4. Зіставлення фактичної урожайності кормового буряка з розрахованою за установленими рівнянням регресії

Поливна

норма Фактична

урожайність Розрахована за рівн. 3.2

Сумарне водос-поживання

Фактична урожайність

Розрахована за рівн. 3.3

375 1350 1445,1 728 1350 1391,1 240 885 1024,4 530 885 943,5 350 1450 1366,6 769 1450 1483,7 291 1277 1182,4 594 1277 1088,2 200 816 901,1 505 816 887,0 260 1245 1086,2 622 1245 1151,5 240 943 1024,4 516 943 911,9 130 743 686,9 445 743 751,4 220 990 962,6 595 990 1090,4

3.1.2. Озима пшениця У досліді використаний сорт озимої пшениці “Обрій”. На дослідних діля-

нках витримували вимоги агротехніки: терміни обробітку ґрунту, посіву сільсь-когосподарських культур, режими зрошення, норми і терміни внесення мінера-льних добрив, хімічних засобів захисту рослин від шкідників, хвороб і бур'янів, термінів збору врожаю.

У перші два роки досліджень істотних розходжень у розвитку рослин за варіантами досліду не спостерігали, а в 1996 - відзначали розходження у рості. Так, 20 квітня середня висота 100 рослин за варіантами досліду не відрізнялася і складала 24 см. Але вже до кінця першої декади травня розходження у висоті рослин намітилися і зростали з часом, особливо між поливними і незрошуваним варіантами (табл. 3.1.5).

Таблиця 3.1.5. Динаміка висоти 100 рослин озимої пшениці в 1996 р., см

Дата виміру 1 2 3 4 20.04 24 24 24 24 30.04 37 36 35 36 11.05 54 53 51 50 22.05 70 69 68 62 30.05 82 80 78 69 10.06 90 89 86 75 26.06 94 92 88 77

Примітка: цифри 1,2,3,4 у верхньому рядку - номери варіантів у досліді

94

Варіанти варіаційних рядів висоти 100 рослин озимої пшениці при зби-ранні мали близькі до нормального або логнормального розподілу ймовірнос-тей. Умови нормальності розподілу підтверджуються правилом трьох сигм, ко-ли 99,7 % усіх варіант знаходяться в довірчому інтервалі: від -3δ до +3δ [147]. Криві щільності логнормального вибіркового розподілу висоти рослин за варіа-нтами досліду відрізнялись симетричністю і гостровершинністю (рис. 3.1.6).

0

5

10

15

20

25

30

55 65 75 85 95 105 115Висота рослин пшениці, см

Кіль

кіст

ь ро

слин

, шт. 1 варіант

2 варіант3 варіант4 варіант

Рис. 3.1.6. Криві щільності логнормального вибіркового розподілу

висоти 100 рослин озимої пшениці за варіантами досліду

В числі головних факторів урожайності, таких як світло, тепло, поживні речовини, а також генетичні особливості сорту рослин й умов їх вирощування, особливе місце належить воді. Без води не може реалізуватись ні один із вище перерахованих факторів. У водному розчині здійснюється транспортування по-живних і мінеральних речовин від кореневої системи до усіх органів рослини. Випаровуючи воду рослина захищає себе від перегріву в жаркий час. Підтри-мання вологості ґрунту в певному інтервалі є необхідною умовою вирощування сільськогосподарських рослин.

Високий рівень природного зволоження в квітні-початку травня 1994-1995 рр., (183 і 124 % від середньої багаторічної суми) позначався на підтримці високої вологості в прошарку ґрунту 0-70 см на рівні 0,7-1,0 НВ. Значення оп-тимальних запасів вологи (найменша вологоємність НВ) для різних розрахун-кових прошарків ґрунту (0-40, 0-70, 0-100, 0-150 см) складають: 140,3 мм, 242,7, 333,6, 476,4 мм, або 35,0 %, 34,6, 33,3, 31,7 % об'ємних відповідно розрахунко-вим шарам.

Температура повітря в квітні перевищувала середню багаторічну на 2,7 і 0,9 °С відповідно в 1994 і 1995 роках. У травні-липні 1994 р. і травні 1995 вона

95

була нижчою середньої багаторічної на 0,5 1,2 °С, що сприятливо відбилося в кінцевому підсумку на врожайності культури. У цей період спостерігали пере-міщення вологи за межі метрового шару ґрунту і підвищення рівня ґрунтової води на 0,2-0,3 м. Кількість опадів у червні-липні 1994-1995 р., складала 15-48,2 % від багаторічної середньомісячної норми (51-46 мм). З припиненням поливів на посівах зернових колосових вологість ґрунту знизилася до 70-50 % НВ, що викликало процеси переміщення вологи з нижніх прошарків зони аерації і ґрун-тових вод у верхні. Ці процеси відбилися на зниженні рівня ґрунтової води, особливо під посівами озимих культур.

Як приклад на рис. 3.1.7 приведена динаміка вологості ґрунту (у відсот-ках від НВ) у верхньому метровому шарі під озимою пшеницею в 1994-1996 рр. і озимим ячменем у 1993 р., при водозберігаючому-1 режимі зрошення.

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

110,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Період вегетації з 21квітня до 19 липня

Воло

гіст

ь гр

унту

у в

ідсо

тках

від

НВ

1993199419951996

Рис. 3.1.7. Динаміка вологості метрового шару ґрунту при водозберігаючому-1

режимі зрошення: 1993 р. – озимий ячмінь; 1994-1996 р. – озима пшениця. Слід зазначити, що в 1994 і 1995 рр. вологість ґрунту між варіантами до

середини травня майже не відрізнялася через значні опади у весняний період. У наступний період різниця у вологості ґрунту метрового шару між варіантами складала 0,7-1,8 % і більш. Але найбільш значні розбіжності у вологості між варіантами відзначені у верхніх 0-20 і 20-40 см прошарках (в окремі періоди до 5-8 %) (рис. 3.1.8). Відомо, що коренева система рослин розвивається протягом всього веге-таційного періоду, а глибина проникнення коренів зворотно пропорційна воло-гості верхнього шару ґрунту. При цьому щільність кореневої системи рослин зменшується з глибиною й периметром ґрунтового профілю від кореневої ший-ки.

96

Спостереження водоспоживання за варіантами дозволило встановить що, чим вища вологість верхнього шару ґрунту, тим вище водоспоживання з нього й тим менше споживання вологи з нижчих шарів.

-2-1,8-1,6-1,4-1,2

-1-0,8-0,6-0,4-0,2

05 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

Вологість профілю грунту, % ваговіГл

ибин

а пр

офіл

ю г

рунт

у, м

1 варіант2 варіант3 варіант4 варіант

Рис. 3.1.8. Динаміка вологості профілю ґрунту за варіантами досліду

(озима пшениця, 1 липня 1996 р.)

Найбільш характерні результати розрахунку величини сумарного водос-поживання озимої пшениці щодобово з різних прошарків 2-метрової товщі ґру-нту для оптимального, водозберігаючого-1 режимів зрошення і варіанту без зрошення приведені в (додаток А, табл. А.6.4). Варто підкреслити, що запаси вологи (після дощу нормою 22 мм 20.05) у метровому шарі на початок розраху-нкового періоду (12 г. 00 хв., 22.05) за варіантами досліду складали: 1 - 329, 2 мм або 32,92 % об'ємних; 2 - 314,0 (31,4 %); 3 - 304,1 (30,3 %); 4 - 280,8 мм або 28,0 %. При цьому вологість ґрунту метрового шару в оптимальному режимі зрошення була близькою до найменшої вологоємності (0,99 НВ), при водозбе-рігаючому-1 - 0,94 НВ, при водозберігаючому-2 - 0,91 НВ, у варіанті без зро-шення - 0,84 НВ. Запаси вологи для 2-метрового шару ґрунту складали: 1 - 651 мм, 2 - 633,2, 3 - 617,4, 4 - 580,7 мм.

Аналіз приведених результатів свідчить, що величина сумарного водос-поживання щодобово змінюється в достатньо широких межах і в період із 22 по 29 травня при оптимальному режимі зрошення склала 43-96,9 м3/га/доб., водо-зберігаючому-1 - 38-124, водозберігаючому-2 - 37,3-89,5, без зрошення - 36,4-43,2 при середньодобовому - 61,6, 62,39, 54,7, 41,06 м3/га/доб. відповідно при-веденим варіантам.

Слід зазначити, що максимальне водоспоживання в зрошуваних варіантах зафіксовано на другий і третій день після дощу (23 і 24 травня). При цьому, у варіанті водозберігаючого-1 режиму зрошення середнє водоспоживання з верх-

97

нього 0-20 см прошарку становило 5,7 %, із прошарку 20-40 см - 7,65 %, 40-60 см - 8,67 %, 60-80 - 14,88 %, 80-100 см - 16,24 %, що в результаті складає 53,2 % від водоспоживання з двометрового шару ґрунту.

Середньодобове водоспоживання з прошарку ґрунту 150-200 см для ози-мої пшениці - 1,4 мм або 14 м3/га, що складає 22,5 % від водоспоживання з двометрової товщі ґрунту. Близькі результати отримані і для інших зрошуваних варіантів. У варіанті без зрошення встановлена закономірність - чим глибше від денної поверхні розрахунковий прошарок, тим вища його вологість і інтенсив-ніше водоспоживання озимої пшениці. При цьому варто враховувати, що за да-ними Яковлєва [452] коренева система озимої пшениці при зрошенні досягає глибини 2 і більш м, а її маса і щільність зменшується з глибиною. Коренева система озимої пшениці в розрахунковий період досліджень 22-29 травня 1995 р., використовувала вологу з верхнього метрового шару при: оптимальному ре-жимі зрошення - 58,6 %, водозберігаючому-1 - 53,2, водозберігаючому-2 - 42,4, без зрошення - 20,94 % від сумарного з 2-метрової товщі ґрунту. Ці показники для прошарку 0-150 см склали 82, 77,5, 68 і 58 % відповідно приведеним вище варіантам. Виходячи з цього і результатів (додаток А, табл. А.6.4) можна зро-бити висновок, що коренева система рослин інтенсивніше використовує вологу з того прошарку профілю ґрунту, де більш висока вологість, а пошарове водос-поживання у відсотковому відношенні не пропорційне щільності кореневої сис-теми.

Середньодобове підживлення 1,0 м шару ґрунту у відсотках до сумарного водоспоживання за варіантами складало: 1 - 0,8, 2 - 11,6, 3 - 24,0, 4 - 60,0 або 0,28, 3,83, 4,14, 5,19 м3/га відповідно приведеним варіантам режиму зрошення. Для 1,5 м шару ґрунту ці показники у відсотковому вираженні за винятком ва-ріанту 1 нижчі і становлять: 1 - 0,9 %, 2 -10,7, 3 - 22,0, 4 - 43,6 % (додаток А, табл. А.6.4). Перетікання вологи на рівень ґрунтової води (2,6 м) у цей період не спостерігалося. 1996 рік був дуже посушливим, що в результаті відбилося на зниженні врожайності культури, особливо у варіанті без зрошення.

Вологість верхнього метрового шару ґрунту цього варіанту в другій по-ловині червня знижувалася до 0,48 НВ, або 16,42 % вагових. У 1996 році вели-чина сумарного водоспоживання у варіанті без зрошення з березня по червень із метрового шару складала лише 168,7 мм, що майже в два рази менше ніж у варіанті оптимального режиму зрошення - 320,5 мм (додаток А, табл. А.6.4).

Величина сумарного водоспоживання озимої пшениці за роки досліджень змінювалася у значних межах і для оптимального режиму зрошення складала

98

402,1-479,2 мм, водозберігаючого-1 - 340,4-467, водозберігаючого-2 - 327,2-445,3 мм, без зрошення - 257,5-358, 8 мм.

Врожайність зерна при оптимальному режимі зрошення становила: 52,1 ц/га - в 1994 р., 62,3 - 1995, 53,4 - 1996 р. На інших варіантах режимів зрошення (водосберегаючий-1 і водосберегаючий-2) відповідно: 48,3 і 46,3 - у 1994 р., 60,9 і 58,1 - у 1995 р., 49,7 і 46,7 ц/га - у 1996 р. (табл. 3.1.6).

Таблиця 3.1.6. Врожайність сільськогосподарських культур за варіантами досліду, ц/га

Поле, РГВ, м Культура Оптималь-

ний Водозберега-

ючий-1 Водосбере-

гаючий-2 Без зро-шення

НІР05

1993 рік 1-6 Озимий ячмінь 56,9±1,3 52,2±1,75* 45,0±1,5* 41,7±1,8* 4,4

2,4,6 Картопля літ-ньої посадки

168±5,4 140±5,6* 118±9,4* - 21,2

1994 рік 1 (1,4) Яровий ячмінь 52,6 49,4 47,5 33,4* 5,9 2 (1,7) Озима пшениця 52,1 48,3 46,3* 36,7* 5,7 3 (2,0) Кормовий буряк 1350,0 1277,0 943,0* - 189,0 4 (2,2) Озимий ячмінь 51,3 45,0 39,9* 35,1* 6,9 5 (2,4) Картопля 205,0 160,0 104,0* - 46,1 6 (3,0) Яровий ячмінь 52,0 49,0 46,4 32,0* 6,4

1995 рік 1 (1,5) Кормовий буряк 885,0 816,0 743,0* - 69,2 2 (1,8) Озимий ячмінь 52,4 51,9 48,3* 45,1* 2,6 3 (2,0) Картопля 164,0 135,0 106,0* - 29,7 4 (2,3) Ярий ячмінь 40,7 38,8 35,8* 32,2* 3,2 5 (2,5) Озима пшениця 62,3 60,9 58,1 47,5* 6,8 6 (3,2) Ярий ячмінь 39,1 36,0 34,4* 31,4* 3,7

1996 рік 1 (1,5) Картопля 200,0 168,0 132,0* - 34,1 2 (1,8) Кормовий буряк 1450 1245 890,0* - 212,0 3 (2,2) Озима пшениця 53,4 49,7 46,9 23,6* 7,1 4 (2,4) Ярий ячмінь 53,8 49,6 46,9 18,4 5,6 5 (2,6) Озимий ячмінь 40,1 36,8 33,1* 22,5* 6,7 6 (3,2) Ярий ячмінь 50,9 42,4 35,8 17,8 5,0

Примітка: 47,5* - показники істотно нижчі ніж у варіанті з оптимальним режимом зрошення, (3,2) – рівень ґрунтової води.

Істотно нижча врожайність зерна порівняно з оптимальним режимом

зрошення відзначена на варіанті водосберегаючого-2 режиму зрошення в 1994 р., і у варіанті без зрошення у всі роки досліджень.

Витрати поливної води на 1 ц зерна за роками досліджень (1994,1995,1996) складали: для оптимального режиму зрошення 36,5 ,32,8, 37,5 м3/га; водозберігаючого-1 - 31,0, 26,3, 32,2; водозберігаючого-2 - 23,8, 20,7,

99

25,6 м3/га (додаток А, табл. А.6.5), Коефіцієнт водоспоживання озимої пшениці (м3 води на 1 ц продукції) при близькому заляганні рівня ґрунтової води за ро-ками і варіантами досліду істотно не відрізнявся і складав 70-85 і лише в 1996 році у варіанті без зрошення зріс до 112,9, що пояснюється відсутністю опадів у період формування зерна і низькою врожайністю.

Структура врожаю озимої пшениці за варіантами досліду приведена в таблиці 3.1.7. Слід зазначити, що більш високу висоту рослин, якнайбільшу кі-лькість зерен у колосі, найвищу вагу зерна з колоса, більш високу масу 1000 зе-рен озимої пшениці отримано у варіанті оптимального режиму зрошення порів-няно з іншими, але ці показники в більшості випадків не перевищують найме-ншої істотної різниці (НІР05) на 5 % рівні значимості.

Таблиця 3.1.7. Структура врожаю озимої пшениці за варіантами досліду

Варіант досліду

шт./м2 Висота Кількість Вага зе- Маса 1000

зерен, г

Вологість зерна, %

Врожайність, ц/га

рослин стебел Продукт. стебел

рослин, см

зерен у колосі

рна з ко- лоса, г зерно солома

1994 р., 1 261 653 490 103,2 27,6 1,062 38,41 13,56 52,1 100,3 2 248 660 476 101,8 27,2 0,998 35,88 14,00 8,3 95,1 3 242 641 484 100,3 27,0 0,956 35,64 13,85 46,3 93,9 4 221 511 453 95,5 27,1 0,811 34,09 12,87 6,7 82,4

НІР05 22,4 51,8 28,1 6,2 2,2 0,054 3,25 0,64 5,7 11,6 1995 р.,

1 256 584 538 104,4 28,4 1,160 40,86 13,88 2,3 108,8 2 249 597 552 101,1 28,2 1,093 38,75 13,11 60,9 101,9 3 242 579 575 99,6 28,0 0,999 36,03 13,09 58,1 96,4 4 237 553 524 92,4 27,4 0,906 33,96 12,83 47,5 88,8

НІР05 19,8 64,3 53,8 5,1 2,3 0,041 3,66 0,54 6,8 13,4 1996 р.,

1 238 621 549 94,1 26,7 0,972 36,41 12,80 53,4 80,4 2 244 616 546 92,2 26,4 0,909 34,46 12,82 49,7 77,3 3 240 602 531 88,7 26,1 0,884 33,87 12,39 6,9 74,9 4 224 502 315 77,8 23,5 0,752 32,00 12,04 23,6 60,1

НІР05 12,1 48,4 70,4 9,5 2,7 0,060 3,17 0,31 7,1 8,9 Як приклад на рис. 3.1.9 приведено гістограми розподілу висоти 100 рос-

лин зернових культур у 1995 р.

100

Рис. 3.1.9. Гістограми та криві розподілу висоти 100 рослин зернових культур

за висотою: А – озима пшениця; Б – озимий ячмінь; В – ярий ячмінь.

Статистична обробка результатів досліджень (стандартна обчислювальна програма “Costat”) урожайності озимої пшениці, отриманої у чотирьох варіан-тах режимів зрошення, за три роки дозволила встановити тісну множинну коре-ляційну залежність між врожайністю зерна з одного боку і величиною сумарно-го водоспоживання, зрошувальною нормою і глибиною залягання рівня ґрунто-вої води з іншого. Залежність описується наступним рівнянням регресії :

У = 0,2896 Е - 0,1408 m - 19,0011 РГВ - 2,3910 (3.4) де У - урожайність зерна пшениці, ц/га; Е - сумарне водоспоживання, мм; РГВ - рівень ґрунтової води, м; m - зрошувальна норма, мм.

При цьому, основні параметри дисперсійного аналізу характеризуються наступними величинами: S2 = 1244,77, MS = 381,31, F = 30,31, R2 = 0,919.

Для культури автором отримано також пряму прямолінійну кореляційну залежність між сумарним водоспоживанням озимої пшениці та її урожайністю (рис. 3.1.10): У = 0,1294Е - 0,7872 (3.5)

y = 0,1294x - 0,7872R2 = 0,8265

0

10

20

30

40

50

60

70

200 250 300 350 400 450 500Сумарне водоспоживання озимої пшениці, мм

Уро

жай

ніст

ь зе

рна,

ц/г

а

Рис. 3.1.10. Точкові графіки й теоретична лінія регресії при прямій прямоліній-

ній кореляційній залежності урожайності озимої пшениці від сумарного водоспоживання

Для культури отримана поліноміальна кореляційна залежність між висо-тою стебел і кількістю зерен у колоссі, а також між висотою стебел і масою

101

1000 зерен при різній їхній висоті (рис. 3.1.11). Для першої залежності отрима-не квадратичне рівняння регресії з коефіцієнтом кореляції 0.906, для другої – кубічне з коефіцієнтом кореляції 0.95, що записуються у вигляді:

У = - 0.0254 х2 + 5.8999 х – 302.09, (3.6) У = - 0.0005 х3 + 0.1638 х2 – 15.822 х + 531.14, (3.7)

y(n) = -0,0254x2 + 5,8999x - 302,09R2 = 0,8218

y(m) = -0,0005x3 + 0,1638x2 - 15,822x + 531,14R2 = 0,9033

0

10

20

30

40

50

60

70 80 90 100 110 120 130Висота стебел озимої пшениці, см

Кіль

кіст

ь зе

рен

в ко

лосі

, шт.

М

аса

1000

зере

н, г

Кількість зерен в колосі (n)

Маса 1000 зерен (m)

Рис. 3.1.11. Точкові графіки й теоретичні лінії регресії при поліноміальній ко-

реляційній залежності третього порядку між висотою стебел озимої пшениці та кількістю зерен в колосі й масою 1000 зерен (експериментальні дані)

Аналіз отриманих результатів свідчить, що при висоті стебел озимої пшениці 80-90 см колосся містить 16-23 шт. зерен, а маса 1000 зерен складає 31,6-34 г, а при висоті 100-110 см зростає відповідно до 29-49 шт. і 35-41 г. При перевищенні висоти 110 см кількість зерен у колоссі і вага 1000 зерен поступо-во знижуються (рис. 3.1.11).

Розподіл кількості зерен в колосі для зернових культур Кримської дослі-дної ділянки у 1995 р. приведено на рис.3.1.12.

Рис. 3.1.12. Гістограми та криві розподілу 100 колосків зернових культур за кі-

лькістю зерен: А – озима пшениця; Б – озимий ячмінь; В – ярий ячмінь.

Аналізуючи хімічний склад зерна озимої пшениці приходжу висновку, що в усіх варіантах досліду виявлено високий вміст сухої речовини, клітковини

102

і попелу, що перевищує стандарт (86,0, 2,4 і 1,7 % відповідно). Зерно рослин озимої пшениці оптимального і водозберігаючого-1 режимів зрошення має більш низький ніж у стандарті вміст сирого протеїну, але більш високий вміст попелу, жиру порівняно з іншими варіантами досліду.

Характерна риса досліджень - зерно озимої пшениці варіанту без зрошен-ня мало найменший вміст попелу, кальцію, жиру в порівнянні з іншими, але і найвищий - сирого протеїну, азоту. Накопичення хімічних речовин у соломі озимої пшениці в усіх варіантах протилежне накопиченому в зерні, тобто чого накопичено більше в соломі, того менше міститься в зерні і навпаки (додаток А, табл. А.6.6).

Математична обробка результатів польових досліджень на посівах озимої пшениці в умовах близького залягання рівня ґрунтових вод дозволила устано-вити залежність врожайності (У) від наступних параметрів: Е - сумарного водо-споживання, мм; Q – суми ефективних (не менш 5 мм) атмосферних опадів, мм; m – величини зрошувальної норми, мм; q0-100 – сумарної величини підживлення розрахункового шару ґрунту ґрунтовими водами, мм; h – рівня ґрунтової води, м. Рівняння регресії записується у виді:

У = 0.178 Е + 0.197 Q + 0.232 q0-100 – 0.00867 m – 11. 381 h – 26.83, (3.8)

Рівняння множинної регресії має наступні параметри точності: r = 0.99, R2 = 0.982, F = 65.61, MS = 244.48.

Розрахунок врожайності озимої пшениці за рівнянням 3 з використанням параметрів сумарного водоспоживання приведених у табл. 3.1.7 дозволив уста-новити досить високу збіжність розрахованих і експериментально отриманих результатів. Так, в оптимальному режимі зрошення розрахована врожайність озимої пшениці складала: 1994 р. – 54,79 ц/га, 1995 – 61,1, 1996 –53.3 при фак-тичній врожайності відповідно – 53,6, 62,3, 53,4 ц/га. Розрахована врожайність у водосберегающем-1 варіанті зрошення складала 46,78, 62,09, 47,86 , водосбе-регающем-2 – 46,61, 59,44, 46,72, без зрошення – 35,79, 46,12, 25,68 ц/га відпо-відно в 1994, 1995, 1996 р. Розбіжності між фактичною і розрахованою врожай-ністю змінювалися від – 2,19 ц/га (1994 р.., оптимальний варіант зрошення) до + 1,51 ц/га (1994 р., водозберегаючий-1 режим зрошення), що не перевищувало 4 %.

Аналогічно отримані рівняння регресії для врожайності озимої пшениці в залежності від меншої кількості перемінних:

У = 0.12239 m + 0.329Q + 0.073 q0-150 + 5.013h –25.848, (3.9) У = 0.266489 Е – 0.0001858 Е2 – 25.07, (3.10)

103

У = 0.2058 Е + 0.3374 q0-150 – 13.275 h –14.96, (3.11) Параметри точності рівнянь наступні: 2.10 – F = 17.57, R2 = 0,9094, MS =

283.0, r = 0.954; 2.11 – F =22.55, R2 = 0,8336, MS = 518.8, r = 0.913; 2.12 – F =26.34, R2 = 0,908, MS = 376.8, r = 0.952.

Розрахована по рівняннях 3.9-3.11 врожайність зерна озимої пшениці має більш значні розбіжності з фактичною, ніж розрахована за рівнянню 3.8 (табл. 3.1.8). Це свідчить про те, що в рівняннях 3.9-3.11 не враховані всі параметри, що впливають на водоспоживання культури, а в остаточному підсумку, на її врожайність.

Таблиця 3.1.8. Зіставлення фактичної урожайності озимих культур

з розрахованою за установленими рівняннями регресії

Варіант Рік Урожайність, ц/га

Озима пшениця Озимий ячмінь Факт. 3.8 3.9 3.10 3.11 Факт. 3.15 3.16 3.17

1

1994 52,6 54,79 53,93 52,03 53,23 51,4 51,65 50,4 52,27 1995 62,3 61,09 65,68 59,95 58,05 52,4 53,87 54,7 51,77 1996 53,4 53,30 51,08 57,59 57,15 40,1 38,69 39,6 39,94

2

1994 48,3 46,78 50,18 44,10 45,82 45,0 44,35 45,5 44,89 1995 60,9 62,09 61,66 58,85 59,57 51,9 51,12 50,7 50,55 1996 49,7 47,86 47,83 53,24 52,72 36,8 35,90 34,7 37,91

3

1994 46,3 46,61 46,10 42,22 46,89 39,9 43,04 42,8 43,80 1995 58,1 59,45 57,15 56,74 58,65 48,3 47,80 47,7 45,57 1996 46,9 46,72 43,3 50,99 50,40 33,1 32,77 33,0 34,37

4

1994 36,7 35,79 34,90 31,23 33,81 35,1 37,00 37,1 38,45 1995 47,5 46,12 43,56 46,62 42,32 45,1 42,08 42,0 41,19 1996 23,6 25,68 30,93 32,73 27,70 22,5 23,31 23,5 20,87

Таким чином, рівняння регресії 3.8 є найбільш точним при визначенні па-раметрів планування врожайності озимої пшениці з урахуванням природно-кліматичних умов і величини зрошувальної норми.

3.1.3. Озимий ячмінь Висівали озимий ячмінь сорту “Циклон”. Розвиток рослин в осінній пері-

од і з початку вегетації (третя декада лютого - квітень) за варіантами досліду істотно не відрізнявся. На початку травня відзначали колосіння, 10-12 травня - цвітіння, у першій декаді червня - наступала фаза воскової спілості, 18-26 черв-ня - фаза повної спілості. У цей період відзначено деякі відмінності в розвитку зрошуваних і незрошуваного варіантів (запізнювання в зрошуваних варіантах

104

настання чергових фаз на 1-4 дні, більш низька висота рослин незрошуваного варіанту в 1996 р.).

Вологість ґрунту з 14 квітня до 29 червня 1993 р. під посівом озимого яч-меню у верхньому метровому шарі змінювалася від 38,61 до 22,06 % об'ємних при оптимальному режимі зрошення і з 36,52 до 18,37 % на посівах без зро-шення. Запаси вологи в метровому шарі при оптимальному режимі зрошення не знижувалися нижче 0,7 НВ, а при водозберігаючих - знижувалися до 0,63 НВ, а у варіанті без зрошення - до 0,55 НВ або 18,37 % (табл. 3.1.9).

Таблиця 3.1.9. Водоспоживання з метрового шару ґрунту під озимим ячменем

у вегетаційний період 1993 року, мм (вологість в об'ємних %, поле 1)

Період розрахунку

Вологість, % % на Запаси вологи Водоспо-живання

Опади, поливи

Діб в періоді

Середньодобове водоспоживання початок кінець початок кінець

Оптимальний режим зрошення 14.04-20.05 38,61 27,68 387,3 277,7 182,0 72,4 37 4,92 21.05-1.06 27,68 24,73 277,7 248,0 47,5 17,8 12 3,95 2.06-9.06 24,73 22,14 248,0 222,1 26,6 1,5 7 3,80

10.06-28.06 22,14 22,06 222,1 221,3 62,5 61,6 18 3,47 Усього 318,6 153,3 74 4,31

Водозберігаючий-1 режим зрошення 14.04-20.05 38,38 27,44 385,0 275,2 177,2 67,4 37 4,79 21.05-1.06 27,44 24,64 275,2 247,1 45,9 17,8 12 3,83 2.06-9.06 24,64 22,29 247,1 223,5 25,1 1,5 7 3,58

10.06-28.06 22,29 20,98 223,5 210,4 64,7 51,6 18 3,59 Усього 312,9 138,3 74 4,23

Водозберігаючий-2 режим зрошення 14.04-20.05 37,95 27,53 380,6 276,1 166,9 62,4 37 4,51 21.05-1.06 27,53 24,70 276,1 247,7 46,2 17,8 12 3,85 2.06-9.06 24,70 22,38 247,7 224,6 24,6 1,5 7 3,51

10.06-28.06 22,38 21,05 224,6 211,1 60,1 46,6 18 3,33 Усього 297,7 128,3 74 4,02

Без зрошення 14.04-20.05 36,52 27,70 366,3 277,8 115,9 27,4 37 3,13 21.05-1.06 27,70 23,93 277,8 240,1 45,5 17,8 12 3,79 2.06-9.06 23,93 21,74 240,1 218,1 23,5 1,5 7 3,35

10.06-28.06 21,74 18,37 218,1 184,2 50,5 16,6 18 2,81 Усього 235,4 63,6 74 3,18

Варто підкреслити, що вологість в метровому шарі ґрунтів варіанту без

зрошення аж до червня не знижувалася нижче 0,7 НВ, що в остаточному підсу-мку відбилося на високій врожайності в цьому варіанті - 41,7 ц/га проти 56,9 ц/га - в оптимальному режимі зрошення (табл. 3.1.9). При цьому сумарне водо-споживання з метрового шару ґрунту за варіантами досліду з 14 квітня по 28 червня склало: 1 - 318, 6 мм, 2 - 312,9, 3 - 297,7, 4 - 235, 4 мм. Середньодобове

105

водоспоживання в зрошуваних варіантах значно не відрізнялося і склало: 1 - 4,31 мм, 2 - 4,23, 3 - 4,02, 4 - 3,18 мм (табл. 3.1.9).

Аналіз результатів сумарного водоспоживання озимого ячменю розрахо-ваного за даними потенціалу вологи тензіометрів при близькому заляганні ґру-нтової води (менше 2 м) і водозберігаючих режимів зрошення свідчить про йо-го пряму залежність від розташування розрахункового прошарку від рівня ґру-нтової води (додаток А, табл. А.6.7).

Так у період формування зерна (третя декада травня 1995 р.) при водоз-берігаючому-1 режимі зрошення сумарне водоспоживання з шару ґрунту 120 см змінювалося в межах 7,8-4,4 мм у добу. При цьому, 29,5 % вологи забиралося кореневою системою з прошарку ґрунту 100-120 см, а з верхнього 0-60 см про-шарку - 34,5 %. Весь цей час волога підтягувалася з рівня ґрунтової води і пі-дживлювала шар ґрунту 0-120 см з інтенсивністю 1,67 мм добу, шар 0-100 - 1,01 і шар ґрунту 0-60 см з інтенсивністю 0,348 мм добу. При цьому вологість ґрунту в метровому шарі складала 31,2-30,4 % або 0,94-0,91 НВ. Таким чином, підживлення 0-120 см шару ґрунту ґрунтовими водами складає 30 % від сумар-ного водоспоживання кореневої системи озимого ячменю. Для інших варіантів ці показники складали: 1 варіант - 4,4 %, 3 - 36,5, 4 - 40,7 % від сумарного водо-споживання з шару 0-120 см (додаток А, табл. А.6.7).

У цілому, водоспоживання озимих культур варто розділити на два періо-ди: осінній (значна частина вологи післяпосівного поливу випаровується з прошарку ґрунту 0,5-1,0 м і майже не використовується ґрунтова вода) і весня-но-літній (розвинута коренева система споживає вологу з нижніх прошарків ґрунту і ґрунтових вод). У осінній період озимими використовується 75-120 мм вологи, як правило за рахунок поливів і опадів,

Сумарне водоспоживання озимого ячменю у вегетаційні періоди 1992-1993, 1993-1994 і 1994-1995 років за варіантами досліду склало: 1 - 323,4 -381, 4 мм , 2 - 317,9 - 356,4,3 - 242,3 - 302,2 мм (додаток А, табл. А.6.8). З огляду на близьке залягання рівня ґрунтової води (1,7-1,9 м) і глибину кореневої системи ячменю (2,0 м і більше) - можливо в таблиці не враховано використання росли-нами вологи на водоспоживання і з більш глибоких шарів.

У 1993 році на всіх полях станції вирощували одну культуру - озимий ячмінь. Найвищу урожайність зерна культури було отримано у варіанті з опти-мальним режимом зрошення - 54,8-58, 6 ц/га, при водозберігаючому-1 - 50,0-52, 6 ц/га, водозберігаючому-2 - 43,2-47, 4 ц/га (табл. 3.1.6).

При оптимальному режимі зрошення врожайність культури за роками до-сліджень складала: 1993 - 56,9 ц/га, 1994 - 51,3, 1995 - 52,4, 1996 - 40,1 ц/га. При

106

водозберігаючому-1 режимі зрошення відповідно: 52,2, 45,0, 51,9, 36,8 ц/га, При водозберігаючому-2 режимі зрошення врожайність озимого ячменя як і озимої пшениці була найнижчою між зрошуваних варіантів і складала: 1993 р., - 45,0 ц/га, 1994 - 39,9, 1995 - 48,3, 1996 - 33,1 ц/га (додаток А, табл. А.6.8). Врожайність культури при водозберігаючому-2 режимі зрошення була істотно нижчою ніж при оптимальному у всі роки досліджень, а також була істотною і між оптимальним та водозберегаючим-1 режимом зрошення у 1993 році.

Середньорічні витрати вологи на вирощування 1 ц зерна при оптималь-ному режимі зрошення склали біля 75 м3, водозберігаючому-1 - 75,5, водозбері-гаючому-2 - 79,9, без зрошення - 85,6 м3.

Витрати поливної води на 1 ц вирощеного зерна озимого ячменю за варі-антами досліду склали: 1-32, 4 -42,4, 2 - 23,8 - 32,6, 3 - 18,6 - 27,2 м3 (додаток А, табл. А.6.8).

Розглядаючи структуру врожаю озимого ячменю хочу відзначити ту осо-бливість, що кількість рослин у всіх варіантах рівна, але більш висока вологість ґрунту у варіанті оптимального і водозберігаючого-1 режимів зрошення впли-нули на вищу продуктивність рослин цих варіантів, що в кінцевому результаті і позначилися на вищій врожайності. Більш висока кількість продуктивних сте-бел і відсутність непродуктивних стебел у рослин першого варіанту позначили-ся на дещо вищій ніж у рослин другого і третього варіантів масі зерна з колоса і масі 1000 зерен. Істотних відмінностей за цими параметрами між рослинами усіх варіантів не відзначено, включаючи і варіант без зрошення ґрунтів (дода-ток А, табл. А.6.9). У хімічному складі зерна озимого ячменю відзначено достатньо високий вміст клітковини, попелу (3,5-6,53 %) в усіх варіантах. Але найбільш високе їх-нє накопичення відзначено у варіанті з оптимальним режимом зрошення. Вміст сирого протеїну, жиру в усіх варіантах культури нижчий ніж у стандарті. Вміст кальцію, клітковини, фосфору вищий у рослин, вирощених на більш вологих ґрунтах (1, 2 варіанти).

Для культури отримано прямі тісні кореляційні залежності між кількістю зерен у колоссі, масою зерна з колоса і масою 1000 зерен з однієї сторони і ви-сотою стебел з іншої (рис. 3.1.13). Перша залежність описується ступеневим рі-внянням регресії з коефіцієнтом кореляції 0,88, друга – поліноміальним кубіч-ної з коефіцієнтом кореляції 0,966, третя – також поліноміальним кубічної з коефіцієнтом кореляції 0,988, що записуються відповідно у виді:

У = 2Е-06х3.6474 , (3.12) У = 4Е-06х3 - 0,0007 х2 + 0,0356 х = 0,1184, (3.13)

107

У = 0,0002 х3 - 0,0501 х2 = 3,7762 х - 71,283, (3.14)

m(1000) = 0,0002h3 - 0,0501h2 + 3,7762h - 71,283R2 = 0,9762

n = 2E-06h3,6474

R2 = 0,7748

m = 4E-06h3 - 0,0007h2 + 0,0356h + 0,1184R2 = 0,9328

0

10

20

30

40

50

60

70

60 70 80 90 100 110 120

Висота стеблів озимого ячменю, см

Кіль

кіст

ь зе

рен

в ко

лосі

, шт.

Вага

100

0 зе

рен,

г

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

Вага

зер

на з

кол

оса,

г

Кількість зерен в колосіВага 1000 зерен

Вага зерна з колоса

Рис. 3.1.13. Крапкові графіки й теоретичні лінії регресії при прямих тісних ко-реляційних залежностях між кількістю зерен у колоссі, масою зерна з колоса і масою 1000 зерен озимого ячменю з однієї сторони і висотою стебел з іншої

Аналіз узагальнених результатів свідчить, що при висоті стебел озимого

ячменю 60-90 см колосся містить 7-20 шт. зерен, важить 0,58-0,74 г, має масу 1000 зерен 23,4-25,4 г. При висоті стебел 100-110 см кількість зерен зростає до 29-44 шт., маса зерна з колоса - до 0,88-1,24 г, а маса 1000 зерен - до 28,7-34,8 г (рис. 3.1.13).

Установлено множинну кореляційну залежність врожайності (У) озимого ячменя від сумарного водоспоживання, мм (Е); суми ефективних (не менше 5 мм) атмосферних опадів, мм (Q); величини зрошувальної норми, мм (m); сума-рної величини підживлення розрахункового шару ґрунту ґрунтовими водами, мм (q0-150); рівня ґрунтової води, м (h). Рівняння регресії записується у виді:

У = 0,095 Е + 0,227 Q – 0,0375 q0-150 + 0,0236 m – 6,211 h – 7,787, (3.15)

Рівняння множинної регресії має наступні параметри точності: r = 0.983, R2 = 0,9668, F = 34,96, MS = 172,9, S2 = 894,5.

Розрахунок врожайності озимого ячменя за рівнянням 3.15 з використан-ням параметрів сумарного водоспоживання приведених у додатку А, табл. А.6.8 дозволив установити досить високу збіжність розрахованих і експериментально отриманих результатів (табл. 3.1.8).

108

Аналогічним чином отримані рівняння регресії для врожайності озимого ячменя в залежності від меншої кількості перемінних:

У = 0,05638 m + 0,2952Q + 0,0805 q0-150 – 10,5613h +21,855, (3.16) У = 0.138 Е - 0.02137 q0-150 – 16.388 h + 31.539, (3.17) У = 0.0814 m – 0.4177 Q – 24.079,

(3.18) Параметри точності рівнянь наступні: 2.17 – F = 41,7, R2 = 0,9597, MS =

214,6, r = 0,979, S2 = 894,5; 2.18 – F =38,7, R2 = 0,935, MS = 278,9, r = 0,967; 2.19 – F =80,9, R2 = 0,947, MS = 423,8, r = 0,973.

Розрахована за рівняннями 3.15-3.18 врожайність зерна озимого ячменю не має значних розбіжностей з фактичною (табл. 3.1.8).

Таким чином, рівняння регресії 3.15-2.18 можна використовувати при ви-значенні параметрів планування врожайності озимого ячменю з урахуванням природно-кліматичних умов і величини зрошувальної норми.

3.1.4. Ярий ячмінь У досліді використано сорт ярого ячменю “Одеський - 100”. Попередни-

ками були як ярий, так і озимий ячмінь, а солому після збирання врожаю подрі-бнювали і приорювали наприкінці липня кожного року. Культуру висівали, як покривну для люцерни нормою 220 кг/га на глибину 4-6 см у 1994 р., і нормою 180 кг/га в 1995 р., а люцерну нормою - 18 кг/га на глибину 2-3 см. Через висо-ку густоту посівів ячменю сходи люцерни в 1994 році були дуже розрідженими, їх довелося переорати. Під посів вносили 80 кг/га аміачної селітри.

Культуру висівали на двох полях, що відрізнялися глибиною рівня ґрун-тової води (1,3-1,5 і 2,9-3,2 м - у 1994 р., і 2,0-2,4 і 3,0-3,3 м - у 1995 р.), що ча-стково позначилося на збільшенні густоти посівів при меншій глибині заляган-ня рівня ґрунтової води. За період вегетації культуру зрошували двічі в 1994, 1995 року і тричі в 1996. Зрошувальні норми за варіантами досліду складали: у 1994 і 1995 роках - 1 - 1050, 2 - 700, 3 - 600 м3/га. У 1996 році - 1 - 1200, 2 - 1050, 3 - 900 м3/га (дод. А, табл. А.2.2).

Істотних розходжень у розвитку рослин ярого ячменю за варіантами дос-ліду в 1994 і 1995 рр., не спостерігали. Динаміка вологості ґрунту у верхньому 1-метровому шарі з 21 квітня по 2 червня 1994 року на полі 1 в усіх варіантах змінювалася в межах 111,7- 70,2 % від НВ, на полі 6 - 109,2-68,4 %. Найменшу вологість у % від НВ зафіксовано

109

на варіанті без зрошення. Таким чином, вологість ґрунту в цей проміжок часу під рослинами ярого ячменю усіх варіантів була близькою до оптимальної лише за рахунок опадів. Протягом червня кількість опадів склала лише 33 % від бага-торічної норми (16,9 мм) і вологість ґрунту знижувалася до 66,8 % від НВ при водозберігаючому-1 режимі зрошення, до 62,7 - при водозберігаючому-2 режи-мі зрошення і до 58,7 % від НВ - у варіанті без зрошення. Цікавими виявилися результати досліджень сумарного водоспоживання посівів ярого ячменя вирощеного в умовах різного залягання рівня ґрунтової води при водозберігаючому-1 режимі зрошення. Так, при заляганні рівня ґрун-тової води 2,0 м від поверхні землі підживлення верхнього метрового прошарку вологою ґрунтових вод за вегетаційний період складало 38,4-77,0 мм або 18,7-33,4 % від загального водоспоживання, а при глибині 2,9-3,3 - лише 10,3-21,8 мм або 6-16,2 %. При цьому сумарне водоспоживання з верхнього метрового прошарку складало відповідно 205,0-230,5 і 171,1-134,9 мм. При глибині заля-ганні рівня ґрунтової води 2,9-3,3 м значно зростає величина підживлення про-шарку ґрунту 0-2 м і досягає 48,3-54,7 мм. При цьому, коренева система ярого ячменю проникає значно глибше верхнього метрового шару і компенсує неста-ча вологи в цьому шарі більш високим водоспоживанням із більш глибоких. В остаточному підсумку для посівів культури з різним заляганням рівня ґрунто-вих вод одержуємо показники близькі, як за водоспоживанням, так і врожайніс-тю (додаток А, табл. А.6.10).

Водоспоживання посівів ярого ячменю з шару ґрунту 100-200 см при глибині рівня ґрунтової води 2,9-3,2 м за вегетацію складає 147,7 і 209,4 мм, або 46,3-60,8 % від сумарного водоспоживання з зони аерації.

При глибині залягання рівня ґрунтової води 2,0 м пораховане водоспожи-вання з шару ґрунту 100-150 см складало - 82,0- 41,9 мм , або 28,6-15,4 %. На сьогодні не існує методики розрахунку водоспоживання безпосередньо з рівня ґрунтової води. Отже, приведені дані є не зовсім точними, тому що глибина ко-реневої системи ярого ячменю може досягати значно більшої глибини. Більш того, при розкопуванні кореневої системи рослин незрошуваного варіанту у по-сушливому 1996 року на 32 добу після посіву ярого ячменю вона досягала 120 см при наземній висоті рослин 18-27 см, а для зрошуваних варіантів глибина кореневої системи не перевищувала 72 см.. Врожайність зерна ярого ячменю за варіантами досліду складала: у 1994 р., - 1 - 52,0-52,6, 2 - 49,0-49,4, 3 - 46,4-47,5, 4 - 32,2-33,4 ц/га,; у 1995 - 1 - 39,1- 40,7, 2 - 36,0-38,8, 3 - 34,4-35,8, 4 - 31,4-32,2 ц/га (табл. 3.1.6, додаток А, табл. А.6.11). Істотна різниця на 5-% рівні значимості відзначена між оптимальним і

110

водосберегаючим-2 режимами зрошення і між зрошуваними і незрошуваним варіантами. Зерно ячменю при оптимальному режимі зрошення в порівнянні з іншими варіантами має менший вміст сирого протеїну, азоту, клітковини, жиру і більш високу концентрацію - фосфору, кальцію. Уміст жиру в зерні усіх варіантів значно нижчий стандартних показників 1,1-1,2 % проти необхідних 2,0 %, а попелу - вищий 3,37-3,6 % проти 2,4 % за стандартом (додаток А, табл. А.6.6).

Статистична обробка результатів досліджень складових урожайності яро-го ячменю, дозволила встановити тісну множинну кореляційну залежність між врожайністю зерна з одного боку і величиною сумарного водоспоживання, кі-лькістю опадів, зрошувальною нормою, глибиною залягання рівня ґрунтової води і величиною підживлення ґрунтовими водами зони аерації ґрунтів з іншо-го. Залежність описується наступним рівнянням регресії :

У=0,296*Q+0,069*m-80,578*РГВ+0,529*Е+0,0556*q+4,778 (3.19)

де У - урожайність зерна пшениці, ц/га; Q - сума опадів за період вегетації, мм; Е - сумарне водоспоживання, мм; РГВ - рівень ґрунтової води, м; m - зрошува-льна норма, мм; q - величина підживлення зони аерації, мм.

При цьому, основні параметри дисперсійного аналізу характеризуються наступними величинами: S2 = 974,3, MS = 190,1, F = 64,7, R2 = 0,976.

У = 0,157*m-33, 047*РГВ+0,242*q+0,183*E+45,237 (3.20)

Основні параметри дисперсійного аналізу приведеного рівняння: S2 = 974,3; MS = 213,2; F = 15,7; R2 = 0,875.

3.1.5. Картопля За роки досліджень використані такі сорти картоплі “Світанок”, “Київсь-

ка” і “Незабудка”. Картоплю вирощували при різноманітних термінах посадки літньої (1993) і весняної (1994-1996). Під посіви картоплі добрив не вносили. Картоплю весняної посадки зрошували в 1994 - три рази, 1995 - чотири, 1996 - 6 разів. Зрошувальні норми за варіантами досліду складали: 1994 - 1200 м3/га, 1050, 900; 1995 - 1500, 1250, 1000; 1996 - 1900, 1600, 1400 м3/га (додаток А. табл. А.2.2).

111

Інтенсивність водоспоживання посівів картоплі в третій декаді травня складала 2,6-8,1 мм добу, і формується за рахунок вологозапасів верхнього 0-60 см шару ґрунту зменшуючись зверху вниз (табл. 3.1.10). Підживлення верхньо-го метрового шару ґрунту вологою з рівня ґрунтових вод у цей час складало 0,69-1,18 мм добу, або 16,1 % від сумарного водоспоживання.

Таблиця 3.1.10.

Інтенсивність пошарового сумарного водоспоживання картоплі при глибині залягання ґрунтової води 2 м

Шар Водоспоживання, м3/га добу

ґрунту, см 23.05 24.05 25.05 26.05 27.05 28.05 29.05 30.05 Середнє % 0-20 24,9 25,2 24,3 23,9 8.5 23,8 36,5 7,4 21,8 37,2 20-40 21,5 20,1 21,2 16,15 20,9 25,6 12,4 11,6 18,7 31,9 40-60 4,33 9,9 10,2 15,7 18,3 29,0 29,4 5,11 15,2 25,6 60-80 3,45 4,2 2,9 3,1 4,6 1,57 2,4 2,43 3,08 5,2

80-100 0,05 0,05 0 0 0,05 0 0 0 0 0 0-100 54,3 59,45 58,6 58,85 52,35 80,0 81,6 26,6 58,58 100

Підживлення розрахункового шару ґрунту, м3/га добу 0-60 2,33 1,9 2,2 3,1 3 2,4 2,4 2,4 2,46 4,2 0-100 6,9 7,1 9,3 7,6 10,5 11,8 11,2 11,2 9,45 16,1

У червні інтенсивність водоспоживання картоплі змінювалася в межах

5,0-11,3 мм добу, де 33 % вологи споживається з верхніх 0-20 см, 37,4 % - з прошарку 20-40 см, 18,1 % - з прошарку 40-60 см, 6,6 % - з прошарку 60-80 см і 5,1 % споживалося з прошарку 80-100 см (табл. 3.1.11).

Таблиця 3.1.11. Інтенсивність пошарового сумарного водоспоживання картоплі

в червні при глибині залягання ґрунтової води 2 м

Шар грунту, см

Водоспоживання, м3/га за добу 9.06 10.06 11.06 12.06 13.06 14.06 15.06 16.06 17.06 18-1.06 середнє %

0-20 19,1 20,9 40,4 22,5 24,8 38,6 42,1 43,3 34,9 30,8 24,42 33,1 20-40 36,2 48,1 48,6 35,0 29,8 29,1 31,1 28,7 30,4 46,5 27,96 37,4 40-60 7,9 8,9 20,4 13,9 16,2 18,4 16,4 20,9 18,1 35,3 13,57 18,1 60-80 5,2 5,0 0,8 3,4 4,1 3,2 4,6 4,5 45 29,0 4,95 6,6 80-100 6,1 9,2 3,0 7,9 3,7 2,7 3,6 3,5 3,9 7.0 3,82 5,1 0-100 74,5 92,1 113,2 82,7 78,6 92,0 97,8 100,9 91,8 148,6 74,72 100

Підживлення, м3/га за добу 0-60 2,3 0,9 2,4 3,9 0,3 2,3 2,4 2,4 2,4 13,0 2,66 3,6

0-100 10,4 9,3 7,1 5,9 1,9 6,1 6,1 6,1 6,0 21,0 6,15 8,2

Інтенсивність підживлення метрового шару ґрунту вологою з рівня ґрун-тової води - 0,19-1,04 мм добу (табл. 3.1.12).

112

Таблиця 3.1.12. Складові водоспоживання картоплі літньої посадки

за варіантами досліду в 1993 році

Показники Варіанти досліду оптимальний водозберігаючий-1 водозберігаючий-2

№ поля 4 2 4 2 4 2 Опади, мм 111,7 111,7 111,7 111,7 111,7 111,7

Зрошувальна норма, мм 225,0 180,0 175,0 140,0 125,0 100,0 Рівень ґрунтової води, м 2,0-2,1 1,8-1,9 2,0-2,1 1,7-1,9 2,0-2,1 1,6-1,9

Підживлення шару 0-100 см, мм 9,1 17,4 13,6 28,7 28,6 35,9 Перетікання за межі шару 0-1 м, мм 42,3 16.6 12,7 8,7 9,7 4,5

Водоспоживання із шару 0-100 см, мм 282,5 254,6 239,4 220,7 201,6 194,4 Урожайність, ц/га 176 163 153 148 128 110

Коефіцієнт водоспоживання, м3/ц 16,05 15,13 15,65 14,91 15,73 17,67 Затрати поливної води на 1 ц продукції,

м3 12,78 11,04 11,43 9,46 9,76 9,09

Період спостережень 23.07-24.09

23.07-24.09

23.07-24.09

23.07-24.09

23.07-24.09

23.07-24.09

Роль ґрунтових вод у водоспоживанні, % 3,2 6,83 5,6 13,00 11,3 18,46

У цілому водоспоживання картоплі в досліді за вегетаційний період змі-нювалося в значних межах і складало: у 1994 році 1 варіант - 309,2 мм, 2 - 293,7, 3 - 266,4; у 1995 році 1 - 350,2, 2 - 335,2, 3 - 304,8; у 1996 році 1 - 388,7, 2 - 351,4, 3 варіант - 323,1 мм. Слід зазначити, що значна частина вологи витра-чалася на випаровування із поверхні землі, тому що значна її частина, особливо в 1996 році, не була покрита наземною частиною рослин. Врожайність культури за варіантами досліду складала 1 - 164-205 ц/га, 2- 135-168 ц/га, 3 - 104-132 ц/га (див. табл. 3.1.6).

3.1.6. Вплив зрошення на екологічний стан ґрунтів при близькому заляганні рівня ґрунтової води

Водно-фізичні властивості ґрунтів. Механічний склад профілю лучно-

чорноземного ґрунту Кримської дослідної станції дуже однорідний і представ-лений, головним чином, фракцією середнього пилу (0,01-0,005 мм) уміст якої змінювався від 43,3 % в шарі 0-10 см до 52,2 % у шарі 115-125 см. Другою за важливістю є фракція крупного пилу уміст якої змінювався від 20,7 % у шарі 115-125 см до 26,4 % у шарі 170-180 см. Далі за кількісним умістом розподіли-лися фракції дрібного піску, дрібного пилу та мулу. Що стосується піщаних

113

часток розміру 1,0-0,25 мм, то їх кількість не перевищує десятих долів відсотка (табл. 3.1.13).

Таблиця 3.1.13. Динаміка зміни механічного складу ґрунту

Глибина відбору,

см

Втрати при об-робці, %

Фракції, % в безсольовому ґрунті пісок пил мул глина

1,0-0,25 0,25-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005

0,005-0,001 < 0,001 < 0,01

1932 р. 0-10 - 0,2 19,1 21,8 44,3 6,9 7,7 58,9 35-45 - 0,3 20,5 22,7 44,8 6,2 5,5 56,5 50-60 - 0,3 20,5 23,6 45,9 5,3 4,4 55,6 75-85 - 0,4 23,3 23,4 47,6 4,1 1,2 52,9

115-125 - 0,3 20,8 22,1 51,5 4,1 1,2 56,8 170-180 - 0,4 20,2 25,9 49,8 2,3 1,4 53,5

1971 р. 0-10 1,09 0 18,6 21,4 44,1 6,1 9,8 60 35-45 1,47 0 19,9 22,5 44,9 6,1 6,6 57,6 50-60 4,24 0,1 20,4 22,6 46,5 5,6 4,8 56,9 75-85 9,71 0,1 23,1 22,2 48,2 4,4 2,0 54,7

115-125 11,23 0,2 20,3 21,1 52,2 4,6 1,6 58,4 170-180 13,6 0,3 20,1 26,4 50 1,3 1,9 53,2

1992 р. 0-10 0,98 0 18,1 21,6 43,3 6,5 10,5 60,3 35-45 1,86 0 19,2 22,1 44,2 6,7 7,8 58,7 50-60 4,82 0,25 19,9 22,0 45,2 6,4 6,25 57,85 75-85 8,96 0,35 21,6 21,6 47 5,6 3,85 56,45

115-125 12,25 0,3 20,2 20,7 51,7 5,1 2,0 58,8 170-180 13,83 0,3 19,8 25,0 49,3 3,4 2,2 54,9 Примітка: - відсутні дані.

Отже, за механічним складом (табл. 3.1.13) лучно-чорноземний ґрунт Кримської дослідної станції у всьому профілі класифікується як важкосуглин-ковий середньо-крупнопилуватий [183].

Відзначено певні зміни в механічному складі тривало зрошуваних ґрунтів у порівнянні з початковим станом за 1932 р. Так у всьому профілі збільшився вміст фізичної глини: в орному шарі з 58,9 до 60,3 %; у підорному - з 56,5 до 58,7 %. Найбільш значне збільшення фізичної глини спостерігали в шарах 50-60 і 75-85 см - на 2,85 і 3,55 %, тобто в шарах, що інтенсивно промочували кожним черговим поливом, і, де відбувалися інтенсивні процеси фізичного, хімічного і біологічного вивітрювання. Вміст фізичної глини збільшувався, в основному, за рахунок збільшення вмісту дрібного пилу й мулистих часток при зменшенні вмісту крупного й середнього пилу та дрібного піску (табл. 3.1.13).

114

Слід зауважити, що на думку автора збільшення мулистих і дрібно пилу-ватих часток у профілі зрошуваних ділянок викликане, не в останню чергу, са-мим методом зрошення. На ділянках застосовуються агрегати ДДА-100 до яких вода подається тимчасовими зрошувачами, проритими через кожні 90 м по усій довжині поля. Уміст мулистих часток у зрошувальній воді досягає 50 г/дм3.

Щільність ґрунту дослідної станції збільшується з глибиною та в часі: від 1,15 г/см3 в 1932 р. та 1,28 у 2005 р. в шарі 0-10 см до 1,43 (1932 р.) та 1,50 (2005 р.) в шарі 190-200 см (рис. 3.1.14).

-200-190-180-170-160-150-140-130-120-110-100

-90-80-70-60-50-40-30-20-10

01,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6

Щільність грунту , г/см3

Глиб

ина

проф

ілю

гру

нту,

см

1932

1956

1970

1980

1992

2005

Рис. 3.1.14. Динаміка зміни щільності ґрунту в умовах понад 72-річного зро-

шення на території Кримської дослідної станції Загалом, у всі періоди досліджень (1956, 1970, 1980, 1992, 2005 рр.) спос-

терігали поступове зростання щільності ґрунту в тих або інших шарах 2-метрової товщі, викликане, як застосуванням важкої сільськогосподарської те-хніки, так і тривалим зрошенням. Щільність двохметрової товщі ґрунту за 72 роки зрошення й господарського використання зросла в середньому з 1,301 г/см3 у 1932 р. до 1,3876 г/см3 – у 2005 р., а в верхньому метровому профілі на більш значну величину – з 1,2236 у 1932 р. до 1,3445 г/дм3 у 2005 р.

Щільність твердої фази ґрунту також зростає з глибиною і змінюється від 2,63 до 2,73 г/см3. У часі щільність твердої фази ґрунту також незначно збіль-шилася на 0,01-0,06 г/см3 у всьому 2-метровому профілі.

Між щільністю і пористістю ґрунту існує зворотна залежність: чим щільніший ґрунт, тим менша його пористість. Пористість зрошуваного ґрунту Кримської дослідної станції знижується з глибиною і з плином часу. Так, пори-стість шару 0-20 см у 1932 р. становила 56 %, а в 2005 р. – на 4,5 % нижчою – 51,5 %. Загалом пористість зрошуваного ґрунту Кримської дослідної станції знизилася як у верхньому метровому шарі, так і в 2-метровій товщі відповідно з 53,89 та 51,26 % у 1932 р. до 50,11 та 48,73% у 2005 р. (рис. 3.1.14), що є нас-

115

лідком ущільнюючої дії падаючих краплин води при зрошенні, а також засто-сування важкої сільськогосподарської техніки при технологічних операціях об-робітку ґрунту протягом вегетаційного періоду.

-200

-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

044 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58

Пористість грунту , %

Глиб

ина

проф

ілю

гру

нту,

см

1932

1956

1970

1980

1992

2005

Рис. 3.1.15. Динаміка зміни пористості ґрунту в умовах понад 72-річного зро-

шення на території Кримської дослідної станції

Агрофізична оцінка пористості орного шару ґрунту за Качинським [183], свідчить про зниження показників у зрошуваних ґрунтах до задовільних для орного шару. За щільністю скелету зрошувані ґрунти також оцінюються як ущільнені.

З пористістю ґрунту зв'язані такі властивості ґрунту, як водопрони-кність, вологоємність, повітропроникність, аерація.

Практично у всьому 2-метровому профілі лучно-чорноземного ґрунту Кримської дослідної станції найменша вологоємність зменшилася під впливом зрошення на 4,2-0,3 % (додаток А, рис. А.1.4). При цьому значно зменшився ко-ефіцієнт фільтрації, особливо у верхньому - 40 см шарі, що є наслідком ущіль-нення ґрунтів під впливом важкої сільськогосподарської техніки й зрошення.

Засоленість ґрунтів. Зменшення водоподачі під час вегетації сільського-сподарських культур призвело до того, що рівень ґрунтової води в поливний період не зростав, а починаючи з червня знижувався на 0,2 - 0,5 м. Цей факт за-свідчує відсутність поповнення ґрунтових вод за рахунок поливної води. Вна-слідок цього, в перші три роки підвищувалась мінералізація ґрунтової води. Так, 17.12.1992 року в свердловині № 3 вона становила 9,24 г/дм3, 17.04.1993 - 5,45, 8.10.1993 – 8,96,8.04.94 – 5,50, 1.09.1994 - 8,69, 22.05.1995 - 13,2, 1.10.1996 - 9,2, 17.08.1998 - 5,3 г/дм3 (додаток А, табл. А.6.12). Збільшення мінералізації ґрунтової води відбувалось за рахунок надходження з нижчих шарів солей

116

Na2SO4. Уміст сульфатів зріс з 61 % у 1992 році до 80 % у 1995 р. Серед катіо-нів переважав натрій, але його вміст був більш стабільним і становив 50-53 % від суми катіонів. Слід відмітити, що початкове зростання мінералізації ґрунто-вої води, а пізніше і її зменшення не привели до зміни типу хімічного складу ґрунтової води. Процес зростання мінералізації ґрунтової води, надмірне висушування верхнього метрового шару (особливо у 1995 р.) призвели до підтягування у верхні шари вологи з рівня ґрунтової води і її використання для водоспоживан-ня кормових буряків. Разом з вологою у ґрунти поступали водорозчинні солі, які накопичувались у шарі ґрунту 60-200 см. Уміст солей зріс з 0,45-0,66 % у 1994 році до 2,2-2,83 % у 1995 р., серед них токсичних солей - 0,88-1,53 %. Слід відмітити, що за даними тензіометрів, у верхній метровий шар ґрунтів за період вегетації поступило 105-115 мм вологи. Якщо до цього додати і те, що 1994-1995 рр. були сухими і сума опадів становила 60-80 % від багаторічної, то стає зрозумілим таке значне накопичення солей у зоні аерації. Накопичення за-гальної кількості солей відбулося за рахунок зростання іонів SO4, Ca, в меншій мірі Mg, Cl (додатку А, табл. А.6.13). За даними математичної статистики накопичення солей у шарі 60-200 см перевищило найменшу суттєву різницю на 5-% рівні значимості не лише для окремих аналогічних горизонтів, а й для всієї зони аерації. Материнська порода в цьому горизонті характеризувалась як, сильно засолена [35, 365].

Разом з тим, більш вологі наступні роки (1997,1998), особливо у осінньо-зимовий період, призвели до значного вимивання водорозчинних солей у всьо-му 0-200 см шарі ґрунту і материнської породи. Крім того, вирощування сільсь-когосподарських культур з неглибокою кореневою системою (картопля, гарбу-зи) та озимої пшениці зі значно меншим періодом вегетації, а отже і значно меншим використанням для водоспоживання вологи ґрунтових вод призвели до того, що на осінь 1998 року засоленість ґрунтів зони аерації не пе-ревищувала початкового стану у 1992 році. Цьому процесу сприяли і більш ви-сокі зрошувальні норми у 1996-1998 роках.

Процес вторинного засолення [329] ґрунтів у 1994-1995 роках супрово-джувався і значним зростанням карбонатів, обмінного магнію, зниженням вміс-ту обмінного кальцію, суми обмінних основ та співвідношення вмісту Са/Mg. Як результат, вміст обмінного магнію зріс більш ніж вдвічі і горизонти 0-40 см та 80-100 см перейшли в розряд слабо осолонцьованих за магнієм. При цьому, процесу осолонцювання ґрунтів за вмістом обмінного натрію не спостерігалось (рис. 3.1.16).

117

Рис. 3.1.16. Карта-схема ступеню натрієвого осолонцювання зрошуваних ґрун-тів Кримської дослідної станції у різні періоди досліджень: 1- не осолонцьовані; 2 – слабо солонцюваті; 3 – середньо солонцюваті

На осінь 1998 року в свердловині №3, порівняно з початком досліджень, у шарах ґрунту 0-60 см та породи 80-100 см спостерігалось значне зменшення вмісту обмінного кальцію, зростання в усьому метровому профілі вмісту об-мінного магнію, а в шарі 0-60 см і співвідношення вмісту обмінного кальцію до вмісту обмінного магнію з 9,8-9,4 до 4,66-4,06 (додаток А, табл. А.6.13).

Маємо відмітити, що усі процеси зміни кількісного умісту солей та об-мінних катіонів тісно пов’язані з режимом зволоження, рівнем та мінералізаці-єю ґрунтової води. Надлишок зволоження призводить до вимивання солей з зо-ни аерації, зростання рівня й мінералізації ґрунтової води і як наслідок – вто-ринного засолення зони аерації. Крім цього, виявлено певну закономірність: максимальне засолення в зоні аерації з глибиною залягання рівня ґрунтової во-ди 3 м спостерігається в шарі ґрунту розміщеному на 1 м вище (рис. 3.1.17).

118

-23 -21 -19 -17 -15 -13 -11 -9 -7 -5 -3 -1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

250-300

200-250

150-200

100-150

80-100

60-80

40-60

20-40

0-20

Про

ба з

шар

у пр

офіл

ю гр

унту

, см

Уміст іонів водної витяжки, мг-екв/100 г

Na+K

Ca

M g

НСО3

Cl

SO4

Рис. 3.1.17. Сольовий профіль лучно-чорноземного ґрунту

Кримської дослідної станції (сверд. 11, осінь 1993 р.)

При глибині залягання рівня ґрунтової води менше 1,5 м сольовий про-філь засолюється найінтенсивніше в шарі розміщеному безпосередньо над рів-нем ґрунтової води, а ступінь засолення значно вищий ніж на ділянках ґрунту з глибшим РГВ (рис. 3.1.18).

-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

150-200

100-150

80-100

60-80

40-60

20-40

0-20

Про

ба з

шар

у пр

офіл

ю, с

м

Уміст іонів водної витяжки, мг-екв/100 г

Na+K

Ca

Mg

НСО3

Cl

SO4

Рис. 3.1.18. Сольовий профіль лучно-чорноземного ґрунту

Кримської дослідної станції (сверд. 3, весна 1995 р.) Гумусний стан. За товщиною гумусового шару лучно-чорноземний ґрунт

Кримської дослідної станції оцінюється як середньо товстий (80 см). При обстеженні дослідної ділянки в 1932 р Русіновим В.П. уміст гумусу в

орному шарі складав більше 5%, оцінювався як середній і знижувалося з гли-биною. Наступне обслідування проведено в 1956 р. і виявило різке зниження умісту гумусу у верхньому 0-40 см шарі на 0,8-0,1 % (рис. 3.1.19) і його запасів на 12,5 т/га за 24 роки сільськогосподарського використання (табл. 3.1.14).

119

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

00 1 2 3 4 5 6

Уміст гумусу, %Гл

ибин

а пр

офіл

ю г

рунт

у, с

м 1932

1956

1970

1980

1992

1998

2005

Рис. 3.1.19. Динаміка зміни умісту гумусу в умовах понад 72-річного

зрошення на території Кримської дослідної станції

Таблиця 3.1.14. Зміна запасів гумусу в профілі ґрунту Кримської дослідної станції

протягом 72-річного зрошення Шар

ґрунту, см Уміст гумусу в шарі ґрунту, т/га у роки досліджень

1932 1956 1970 1980 1992 1998 2005 0-10 57,5 48,616 48,856 47,439 46,053 43,264 42,496 10-20 53,1 45,864 47,12 45,75 43,648 42,12 41,47 20-30 46,848 42,108 43,028 43,94 43,429 40,87 39,932 30-40 39,12 37,089 39,25 40,04 37,752 36,564 36,432 40-50 20,691 22,968 24,8 24,2112 23,94 25,09 25,87 50-60 14,16 16,497 19,152 21,812 22,468 22,848 24,344 60-70 10,824 14,632 15,372 16,758 17,673 18,632 20,276 70-80 9,398 12,314 12,635 13,622 15,12 16,38 18,06 80-90 7,8 10,184 11,205 11,954 12,788 14,241 15,792

90-100 6,75 9,316 9,869 10,575 11,583 12,584 14,157 0-100 266,191 259,588 271,287 276,1012 274,454 272,593 278,829 0-40 197,143 174,621 178,254 177,169 170,882 162,818 160,33

40-100 69,623 85,911 93,033 98,9322 103,572 109,775 118,499

Подальші обслідування гумусного стану проведені в 1970, 1980, 1992, 1998 та 2005 рр. підтвердили вже встановлену закономірність зниження умісту гумусу на зрошуваних ділянках у верхніх 0-40 см шарах та його накопичення в шарі 40-100 см за рахунок більш глибокої кореневої системи та переміщення гумусу в нижні шари при вимиванні карбонатів кальцію з верхніх горизонтів.

Якщо в 1932 р. уміст гумусу в орному шарі ґрунтів дослідної станції оці-нювався як середній, то вже з 1980 р оцінюється як низький. Запаси гумусу у орному шарі в 1932 р оцінювалися як середні, то з 1956 – низькі [366, 367].

120

Загалом, запаси гумусу у метровому шарі ґрунту за 72 роки зрошення не знизилися, а перерозподілилися з верхніх шарів у нижні. За підрахунками авто-ра за даними Русінова запаси гумусу у метровому шарі в 1932 році становили 266,191 т/га і оцінювалися як середні. У 2005 р. вони зросли до 278,83 т/га і та-кож оцінюються як середні для цього типу ґрунту [366].

Висновки 1. В умовах близького залягання рівня ґрунтової води застосування водо-

зберігаючих режимів зрошення та вирощування культур з довгим періодом ве-гетації і глибокою кореневою системою у сухі роки сприяє засоленню нижніх шарів материнської породи. При вирощуванні культур з неглибокою кореневою системою (картопля, гарбузи) і коротким періодом вегетації (озимі пшениця і ячмінь) у наступні два-три вологі роки спостерігається їх вимивання в нижчі шари породи і ґрунтові води. 2. При застосуванні водозберігаючих режимів зрошення без внесення ор-ганічних добрив, але з приорюванням соломи і внесенням мінеральних (150-300 кг/га) суттєвого зменшення вмісту гумусу протягом шести років досліджень не спостерігалось. Відмічено щорічні його зміни, як в сторону зменшення, так і збільшення. 3. За шестирічний період застосування водозберігаючого режиму зро-шення відмічено зниження вмісту обмінного кальцію, зростання обмінного ма-гнію і суттєве зменшення співвідношення вмісту обмінного кальцію до вмісту обмінного магнію з 9,8-9,4 до 4,66-4,06.

3.2. Дослідження впливу поливних і зрошувальних норм на параметри водоспоживання й урожайність сільськогосподарських культур

в умовах глибокого залягання рівня ґрунтових вод

З метою вивчення водоспоживання сільськогосподарських культур і його впливу на урожайність в умовах специфічного розподілу вологи в зоні аерації при різних режимах зрошення нами проведено польові дослідження в умовах масиву Кам¢янський Під. Метод досліджень - польовий. Дослід агротехнічний, супроводжується вивченням ряду агрохімічних показників ґрунту, спостере-женнями за розвитком і ростом рослин, водозабезпеченням, водоспоживанням і ін. (додаток Б) [147].

Дослід проведено на полях Кам’янсько-Дніпровської дослідної станції за різних режимів зрошення: 1) - контроль без зрошення; 2) - поливи культур в

121

критичні періоди, а для пшениці і вологозарядковий полив; 3) - полив нормою 300 м3/га; 4) - полив нормою 500 м3/га; 5) - полив нормою 600 м3/га. Поливи в трьох останніх варіантах проводяться одночасно при зниженні вологості ґрунту в оптимальному (5) варіанті до 70 % від НВ. При цьому вологість ґрунту верх-нього 0,5-0,7 м шару у третьому і четвертому варіантах знижувалась перед по-ливом до 50 - 55 % від НВ і, як правило, не досягала НВ після поливу. Дослід подвійного контролю проводився як дрібно ділянковий (повтор-ність варіантів - п’ятиразова, з обліковою площею 36 м2), так і перевірявся на сільськогосподарських полях із значно більшою площею.

Умови проведення польових дослідів з вирощуванням сільського-подарських рослин приведено в додатку Б. Там викладено питання: природно-кліматичні умови (розташування ділянки, рельєф, клімат, геологічні й геомор-фологічні умови, ґрунтові води, ґрунти, якість поливної води), агротехніка ви-рощування сільськогосподарських рослин (схема ротаційної сівозміни, техно-логія обробітку ґрунту, норми й терміни посіву, сорти рослин, догляд за посі-вами, зрошувальні й поливні норми, застосування добрив і засобів захисту рос-лин, облік урожаю), поливні норми та їхній вплив на глибину зволоження ґрун-тів зони аерації, інфільтрацію за межі кореневого шару, установлено залежності між вологістю ґрунту і його всмоктуючим тиском, між коефіцієнтом вологоп-ровідності ґрунту і його всмоктуючим тиском, динаміка вологості ґрунту й інші питання (додаток Б.1-Б.6).

3.2.1. Кукурудза на зелену масу У досліді використано гібриди “Долар” та “Дніпровський - 387”. Культуру зрошували у 1994 р. - 2, 1995 р. – 2, 1996 р. - 3, 1997- 2, 1998,

1999 – 2, 2000 - 3 рази. Відповідно варіант у критичні періоди: 2, 1, 1, 2 рази. Зрошувальні норми за варіантами досліду становили: 2 - 300-700 м3/га, 3 - 600-900, 4 - 1000-1500, 5 - 1200-1800 м3/га (додаток Б.6). На протязі вегетаційного періоду в 1994 році погодні умови зазнавали значних коливань. Під час посіву та сходів спостерігалась суха, тепла погода з сильними вітрами, що призводило до швидкої втрати ґрунтової вологи. В трав-ні середньодобові температури були нижчими від багаторічних, а кількість опадів склала всього 72 % норми. Суха, прохолодна погода червня з опадами у вигляді ливнів, мало сприяла накопиченню ґрунтової вологи. Відмічалась ґрун-това засуха. В липні значне підвищення температури повітря та повна відсут-ність опадів спричиняли посилення ґрунтової та повітряної засухи, а також

122

прискорення достигання врожаю. За вегетацію 1994 р. посіви кукурудзи поливали двічі всі варіанти, окрім

першого. Перший полив проведено на початку червня. Дощ, який пройшов слі-дом 22,8 мм доповнив ґрунтові вологозапаси майже до НВ. Другий полив про-ведено в кінці червня.

Вологість грунту 0,7-метрового шару на посівах кукурудзи на зелену масу варіанту № 5 протягом вегетаційного періоду не знижувалась нижче 70 % (рис. 3.2.1). На варіантах 2-4 вологість деяких шарів грунту знижувалась до 65-58 % НВ, а на варіанті без зрошення і до 0,53 % НВ (кінець липня-початок серпня).

-300

-250

-200

-150

-100

-50

015 17 19 21 23 25 27 29

Об’ємна вологість грунту, %

Глиб

ина

проф

ілю

, см

НВ07.04.199428.04.199413.05.199425.05.199410.06199424.06.199418.07.199405.08.19940,7 НВ

Рис. 3.2.1. Динаміка вологості грунту під посівом кукурудзи на зелену масу

(1994 р., варіант № 5, оптимальний режим зрошення)

Загалом різниця між зволоження метрового шару грунту різних варіантів культури досягала значних значень. Так, наприклад зволоження 1- метрового шару грунтуваріанту без зрошення в 1999 році в кінці вегетації було більш ніж на 10 відсотків нижчим, ніж у варіанті № 5 (рис. 3.2.2).

Відмічу, що 1-метровий шар ґрунту у варіанті без зрошення з 13 червня мав вологість нижчу 70 % від НВ, а з 10 липня – нижчу 50 % від НВ. Лише рос-лини варіанту № 5 у 1999 р. як і у всі попередні мали вологість ґрунту вищу 70 % від НВ (рис. 3.2.2). Більш детально ці питання висвітлено в додатку Б.6.

Розрахунок балансу вологи й водоспоживання в однометровому шарі ґру-нту свідчить, що у вологі роки, як мінімум до червня місяця різниці між варіан-тами не спостерігалось (додаток Б, табл. Б.5.10). В подальшому волого забезпе-чення рослин у варіантах досліду змінюється суттєво.

123

Вигляд сходів посівів за варіантами досліджень однаковий. Чергові фази розвитку наступали одночасно, але за зовнішнім виглядом, особливо в перші два роки, рослини істотно відрізнялися.

6

10

14

18

22

2630

.04.

1999

10.0

5.19

99

20.0

5.19

99

30.0

5.19

99

09.0

6.19

99

19.0

6.19

99

29.0

6.19

99

09.0

7.19

99

19.0

7.19

99

29.0

7.19

99

08.0

8.19

99

18.0

8.19

99

28.0

8.19

99

Період спостережень

Вол

огіс

ть г

рунт

у, %

12345НВ0,7 НВ0,5 НВ

Рис. 3.2.2. Динаміка об'ємної вологості 1-метрового шару грунту під

посівом кукурудзи на зелену масу в 1999 р. за варіантами досліду

Відмінності у розвитку та рості рослин спостерігали протягом усіх років досліджень, особливо між першим та поливними варіантами. На ділянках без поливу нижні листки починали відмирати ще до викидання китиці. В період викидання китиці вони появлялись на ділянках 2 і 3 варіантів, а рослини 4 та 5 - зберігали темно-зелений колір до збирання. Рослини перших трьох варіантів мали нижчу висоту рослин, меншу вагу однієї рослини (додаток Б, табл. Б.5.11).

Значення вибірки висоти рослин за варіантами досліду мають близький до нормального – логнормальний розподіл (рис. 3.2.3).

Рис. 3.2.3. Криві щільності логнормального вибіркового розподілу висоти рослин кукурудзи на зелену масу в 1998 р. за варіантами досліду

0

5

10

15

20

25

30

35

170 190 210 230 250 270 290Висота рослин, см

Част

ота

повт

орен

ь, о

д.

Варіант 1Варіант 2Варіант 3Варіант 4Варіант 5

Урожайність рослин мала суттєві відхилення на 5 % рівні значимості у всі роки і між всіма варіантами, як приклад результати 1998 р. (табл. 3.2.1).

Таблиця 3.2.1. Урожай зеленої маси кукурудзи у 1998 р.

Характеристика урожаю за показниками: Варіант мінімальні

повторності максимальні повторності

середньо арифметичні

стандартні відхилення

коефіцієнт варіації, %

Урожайність, ц/га 1 296,7 350,0 316,3±10,1 22,5 7,1 2 414,6 478,0 439,5±10,7 23,9 5,4 3 472,7 547,1 516,8±13,6 30,5 5,9 4 572,1 653,7 603,1±14,0 31,4 5,2 5 625,0 678,8 643,6±9,2 20,6 3,8

НСР05 23,1

Густота рослин на ділянках досліду була близькою до рекомендованої для зони і між вантами суттєвих відмінностей не було протягом всього періоду до-сліджень.

Висота рослин кукурудзи у зрошуваних варіантах № 3, 4, 5 у всі роки до-сліджень значно перевищувала висоту контрольного варіанту без зрошення на 5-відсотковому рівні значимості. Різниця між висотою рослин 1 та п’ятого варі-антів змінювалася від 19,0 (1997р.) до 57,8 см (1999 р.). У 1995, 1998 та 1999 роках рослини варіанту № 2 значно переважали висоту рослини 1 варіанту на істотному рівні значимості відповідно на 12,4, 17,6 та 19,4 см. Середня зелена маса однієї рослини кукурудзи у зрошуваних варіантах (№ 3-5) у всі роки досліджень була істотно вищою, ніж у контролі на 5-відсотковому рівні значимості (додаток Б, табл. Б.5.11). Середня маса рослини у варіантах за роками досліджень змінювалася: 1 – 177-334 г; 2 – 342-436; 3 – 411-535; 4 – 490-603; 5 – 540-655 г. Середньорічна врожайність зеленої маси пожнивної кукурудзи була до-статньо високою протягом усього періоду досліджень і при оптимальному ре-жимі зрошення (варіант № 5) змінювалася в межах 605-790 ц/га (табл. 3.2.4).

Середньорічна врожайність зеленої маси за весь період за варіантами до-слідження така: 1 – 315; 2 - 452; 3 – 561; 4 – 656; 5 - 702 ц/га при НСР05 = 120,5 ц/га (табл. 3.2.2). Урожайність культури при усіх режимах зрошення у порів-нянні з незрошуваним варіантом щорічно була вищою на 15-67 (в середньому 43) % у 2 варіанті; на 47-132,5 (78,3) % - у варіанті 3; на 77-178 (108,4) % - у варіанті 4; на 83-208 % (в середньому на 123 %) – у 5 варіанті. Усі ці дані уро-

125

жайності зеленої маси кукурудзи за варіантами досліду підтверджують ефекти-вність зрошувальних меліорацій на території півдня України.

Таблиця 3.2.2. Урожайність кукурудзи на зелену масу за варіантами й роками досліду, ц/га

Варіант Урожайність у роки, ц/га В сумі за 7 років Середнє 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Кукурудза на зелену масу 1 370 305 196 386 316 295 335 2203 315±74,7 2 485 510* 380* 444 440* 430* 476* 3165* 452±49,6 3 640* 625* 455* 570* 516* 537* 585* 3928* 561±76,9 4 720* 728* 545* 684* 603* 625* 687* 4592* 656±75,2 5 790* 764* 605* 708* 643* 684* 720* 4914* 702±78,3

НІР05** 144,4 152,9 133,9 119,7 110,1 118,5 124,5 704,2 120,5

НІР05*** 113,4 98,9 85,7 104,8 78,6 95,7 95,4 670,5 95,9

Примітка: * - показники суттєво виші ніж в контролі; НІР05** - найменша істотна різниця між

усіма варіантами; НІР05*** - найменша істотна різниця між зрошуваними варіантами.

Але якщо ми детально проаналізуємо урожайність культури між зрошу-ваними варіантами, то виявляється, що жодного року не було суттєвої різниці на 5-відсотковому рівні значимості в урожайності зеленої маси кукурудзи між 4 та 5 варіантами. Це означає, що затрати енергетичних і матеріальних затрат на додаткову подачу зайвих 100 м3 поливної води на кожен га площі при чергово-му поливі не виправдовуються отриманою урожайністю культури. З цього ви-пливає що варіант поливу нормою 600 м3/га для кукурудзи на зелену масу є не-обґрунтованим, а отже в подальшому їх застосовувати не рекомендовано. Зайва волога витрачається на перетікання за межі метрового шару й подальше попов-нення ґрунтових вод.


У досліді використовували сорти “Переможець” і “Центавр”. Культуру зрошували у 1994 р - 7 раз, 1995 - 5, 1996 р. - 8, 1997- 3, 1998 - 6, 1999 - 4 рази. Відповідно варіант у критичні періоди: 4, 2, 5, 1, 4, 2 рази. Зрошувальні норми та сумарне водоспоживання приведено в додатку Б, табл. Б.5.1, Б.5.12. Так, в 1993 році зрошувальна норма на варіантах ґрунтозахисного (3) ре-жиму складала 3310 м3/га, а на варіантах оптимального режиму зрошення (5) 4490 м3/га, в 1994 році зрошувальна норма складала відповідно 4500 і 5600 м3/га. Це пояснюється перш за все різними температурними умовами. 1995 рік по забезпеченості опадами періоду вегетації кормових буряків

126

характеризується як середній. Вологість грунту 0,7-метрового шару на посівах кормових буряків у п`ятому варіанті протягом вегетаційного періоду підтримували на рівні не нижче 70 % НВ. На інших варіантах вологість знижувалась до 65-58 % НВ, а на варіанті без зрошення і до 0,53 % НВ (кінець липня-початок серпня). Забезпеченість опадами на протязі вегетаційних періодів була нерівномірною і значно відрізнялась за роками - від вологого (1997), середньовологого (1994) до посушливого (1996).

Урожайність кормових буряків за варіантами досліду має значні розбіж-ності, але на 5 % рівні значимості варіант режиму зрошення у критичні періоди не дає суттєвої прибавки, порівняно з варіантом без зрошення. Враховуючи, та-кий же результат і при вирощуванні люцерни, можна зробити висновок, що для кормових культур такий режим зрошення не ефективній взагалі. Режим зро-шення з поливною нормою 600 м3/га порівняно з варіантом 500 м3/га давав по-зитивні результати у 1994, 1996, 1998,1999 роках (табл. 3.2.3). Але в цілому, за 5 років прибавка урожаю коренеплодів не перевищує НСР05.

Таблиця 3.2.3. Урожайність кормових буряків за варіантами досліду


Кормові буряки, коренеплоди 1 356 315 340 605 382 340 459 2797 399,6±117 2 620* 345 702 722 549* 500 675 4113 587,6±152 3 713* 420 768* 780* 594* 620* 690* 4585* 655±150 4 854* 602* 1220* 890* 674* 704* 992* 5936* 848±240 5 1040* 660* 1486* 1022* 843* 905* 1114* 7170* 1010±257

НІР05** 215,1* 129,3 378,2 133,7 141,9 179,6 219,7 1382,0 191,1 НІР05*** 164,0 122,2 362,9 121,2 127,1 146,4 218,3 1292,9 177,7

Примітка: * - показники суттєво виші ніж в контролі; НІР05** - найменша істотна різниця

між усіма варіантами; НІР05*** - найменша істотна різниця між зрошуваними варіантами.

Збільшення урожайності кормових буряків в зрошуваних варіантах у по-рівнянні з незрошуваним відбувається за рахунок більшої ваги одного коренеп-лоду (табл. 3.2.4). Загалом середня вага одного коренеплоду у варіанті 1 зміню-валася від 0,47 кг (1995 р.) до 0,89 кг (1997 р.). У зрошуваних варіантах вона збільшувалася від 6,3 % до 103,8 у варіанті № 2; від 23,1 до 123,1 – у варіанті № 3; від 42,7 до 253,0 – у варіанті № 4; від 62,9 до 328,8 % - у варіанті № 5. Найбі-льшу вагу одного коренеплоду у зрошуваних варіантах відмічено у 1997 р. за сім років досліджень середня вага одного коренеплоду за варіантами досліду склала: 1 – 0,6 кг, 2 – 0,88, 3 – 0,97, 4 – 1,25, 5 – 1,49 кг. Отже, середнє збіль-

127

шення маси коренеплоду у зрошуваних варіантах за результатами досліду скла-дає: варіант № 2 – 46,7 %; № 3 – 61,7; № 4 – 108,3; № 5 – 148,3 % до маси коре-неплоду у варіанті без зрошення.

Таблиця 3.2.4. Середня вага коренеплоду кормового буряка за варіантами досліду

Варіант Рік досліджень Середнє 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Середня вага коренеплоду, кг

1 0,52 0,47 0,52 0,89 0,62 0,53 0,67 0,60 2 0,88 0,50 1,06 1,08 0,88 0,79 0,96 0,88 3 1,00 0,61 1,16 1,16 0,94 0,97 0,98 0,97 4 1,21 0,88 1,84 1,27 1,08 1,10 1,40 1,25 5 1,46 0,97 2,23 1,45 1,34 1,42 1,59 1,49

НСР05 0,32 0,21 0,60 0,19 0,23 0,30 0,33 0,31 Густота тис. шт./га

1 68,2 66,5 64,8 68,0 62,0 64,4 69,0 66,1 2 70,7 68,3 66,1 66,7 62,7 63,0 70,4 66,8 3 71,3 68,5 66,4 67,2 62,9 63,8 70,7 67,3 4 70,6 68,0 66,4 70,0 62,5 64,0 70,8 67,5 5 71,0 68,2 66,4 70,4 62,9 63,9 70,0 67,5

НСР05 2,32 2,1 2,05 2,89 0,93 1,46 2,0 1,95

Отже все це переконує в тому, що до режимів зрошення необхідно підхо-дити не з позицій завчасного планування і дотримування графіка, а більш ди-ференційовано, враховуючи не тільки вологість ґрунту, а і поточні опади, запа-си вологи в більш глибоких шарах ґрунту.

3.2.3. Озима пшениця

В досліді використано сорт “Донська напівкарликова”. Культуру за пері-од вегетації зрошували у 1993-1994, 1994-1995 і 1998-1999 рр. - 2 рази; 1995-1996 - 3; 1996-1997 і 1997-1998 роки - один раз. Для прикладу приведемо дина-міку зміни вологості ґрунту під посівами озимої пшениці в 1994 р. (рис. 3.2.4). Дані за інші роки наведені у додатку Б, рис. Б.5.4, Б.5.6. Необхідно відмітити, що вологість метрового шару ґрунту у варіантах № 4 та 5 до кінця вегетації 1994 р. не знижувалася нижче 0,67 НВ. Вологість ґрунту у варіанті без зрошен-ня в кінці вегетації була нижчою 0,5 НВ.

Величину зрошувальної норми та сумарного водоспоживання з шару ґру-нту 0-100 см для усіх сільськогосподарських культур приведено в додатку Б, таблиця Б. 6.1. Сумарне водоспоживання посівів озимої пшениці змінюється як щодобово (рис. 3.2.5), так і за профілем ґрунту (додаток Б, табл. Б.5.13).

128

Рис. 3.2.4. Динаміка об'ємної вологості метрового шару ґрунту під

посівами озимої пшениці в 1994 р. за варіантами досліду

Рис. 3.2.5. Щодобове сумарне водоспоживання сільськогосподарських культур

на стаціонарі Кам’янсько-Дніпровської дослідної станції (варіант № 5)

Як видно з наведеного графіку добове водоспоживання посівів озимої пшениці за вегетаційний період 1994 р. змінювалося від 3,1 до 11,8 мм/добу. Воно залежить від температури повітря, вологості повітря, швидкості відру, на-явності хмарності й інших кліматичних параметрів.

Водоспоживання посівів пшениці є неоднаковим з різних шарів ґрунту. Коренева система рослин використовує спочатку вологу з того шару, де найви-ща вологість, потім з глибших шарів. Так, в період з 26 травня по 1 червня во-

129

доспоживання пшениці з глибокого шару 200-300 см у варіанті без зрошення становило більше 25 % від сумарного з шару 0-300 см (додаток Б, табл. Б.5.13). Ці результати отримані чи не вперше в Україні завдяки використання методу тензіометрів у розрахунку сумарного водоспоживання.

Суттєві відмінності у розвитку рослин за варіантами досліду було відмі-чено лише у посушливому 1996 році. Так, урожайність пшениці за 1996 р скла-дала у варіантах: 1) - 20,7 ц/га; 2) - 27,8; 3) - 44,5; 4) - 56,2; 5) - 60,0 ц/га при НСР05 = 4,8 ц/га (табл. 3.2.5), при цьому маса 1000 зерен була 36,7 г; 38,2; 39,9; 41,5; 42,58 г відповідно зазначеним варіантам (додаток Б, табл. Б.5.14).

Таблиця 3.2.5. Урожайність озимої пшениці за варіантами досліду, ц/га

Варіант зрошення

Урожайність у роки В сумі за 5 років

Середньо річна 1994 1995 1996 1997 1998

Озима пшениця 1 37,4 47,3 20,7 44,9 41,5 191,8 38,36±10,55 2 40,1 48,1 27,8 48,3 42,2 206,5 41,3±8,36 3 43,9 54,7 44,5 42,1 42,8 228 45,6±5,17 4 47,4 59,7 56,2 54,3 44,7 262,3 52,46±6,23 5 48,8 63,1 60,0 57,9 46,4 276,2 55,24±7,00

НІР05 3,7 4,7 13,2 5,0 1,5 20.3 5,4 Маса зерна з колоса змінювалась в дуже широких межах - від 0,88 г на

варіанті без зрошення до 1,53 г при поливній нормі 600 м3/га. Отже, у сухий рік відмічено суттєві відмінності на 5 % рівні значимості у врожайності озимої пшениці між усіма варіантами досліду.

У вологі роки (1997), навпаки, відмінності між варіантами для зернових культур менш помітні, як у розвитку рослин, так і у структурі урожаю. Вихід зерна озимої пшениці у варіантах становив: 1) - 44,9 ц/га; 2) - 48,3; 3) - 50,1; 4) -54,3; 5) - 57,9 ц/га при НСР05 = 4,2 ц/га. Усереднена маса 1000 зерен у варіантах змінювалась від 40,2 (без поливу) до 43,46 г (600 м3/га), а маса зерна з колоса - від 1,32 до 1,62 г відповідно. При цьому, суттєві відмінності у впливі режимів зрошення на урожайність відмічено між першим, третім та четвертим варіанта-ми. Режим зрошення лише в критичні періоди (2 вар.) та з поливною нормою 600 м3/га (5 вар.) у вологі роки суттєвої прибавки урожаю зерна озимої пшениці порівняно з варіантом без зрошення (1 вар.) і нормою 500 м3/га (4 вар.) не дає. Сумарне усереднене водоспоживання посівів оз. пшениці з шару ґрунту 0-100 см за варіантами досліду у період вегетації складали: 1) - 260 мм; 2) - 294,5; 3) - 320,3; 4) - 353,0; 5) - 372,6 мм. При цьому, добове водоспоживання залежало від вологості ґрунту, температури і вологості повітря і складало 1,2-9,8 мм. Най-

130

вищу інтенсивність сумарного водоспоживання відмічено на 2-3 день після по-ливу або дощу, що частково підтверджується дослідженнями Яковлева С.О. [483].

Витрати вологи з шару ґрунту 0-100 см на формування 1 ц зерна станов-лять 67,29 - 71,3 м3/га.

Використовуючи дисперсійний аналіз отримано рівняння регресії уро-жайності озимої пшениці в залежності від поливної норми, величини сумарного водоспоживання з метрового шару ґрунтів та урожайності культури у варіанті без зрошення з наступними математичними характеристиками (r = 0,926, R2 = 0,858, F = 42,37, S2 = 2190,33, MS = 583204,3):

Уоз.пш. = 0,42 У0 + 0,093 N + 0,086 E - 2,05 (3.2.1 )

де Уоз.пш. - урожайність озимої пшениці при зрошенні, ц/га; У0 - урожай-ність пшениці на богарі, ц/га, N - поливна норма, мм, E - водоспоживання з ме-трового шару, мм

3.2.4. Ярий ячмінь

У досліді використано сорт “Донецький - 4”. Культуру зрошували у 1994, 1995, 1997, 1998,1999 роках - двічі, 1996 - тричі. Різниця між зрошувальними нормами у різні роки досліджень на одних і тих же варіантах була суттєвою і становила 18-33 % (40-60 і 120-150 мм, додаток Б.8). Середньорічна зрошувальна норма за варіантами досліду становила: 2 - 53 мм, 3 - 67, 4 - 105, 5- 126 мм. При цьому, лише на ділянках п`ятого варіанту було витримано оптимальну вологість, яка не знижувалась нежче 70 % НВ. Вологість грунту у 0,7-метровому шарі варіанту без зрошення (1) у 1996 році знижувалась до 50 % НВ.

Середньорічне сумарне водоспоживання за варіантами досліду становило у варіантах: 1 - 216,8 мм, 2 - 264,8, 3 - 296,5, 4 - 316,8, 5 - 336,8 мм. Середньорічна частка вологи, яка припадає на поливи у сумарному вологоспоживанні за варіантами досліду з верхнього метрового шару становила: 1 - 0 %, 2 - 20,0, 3 - 22,6, 4 - 33,1, 5 - 37,4 %.

Суттєві відмінності у розвитку рослин відмічено у 1996 році. Так висота рослин на ділянках без зрошення складала 54,0 см, а при поливних нормах 500 і 600 м3/га -74,3 і 78,1 см. Маса 1000 зерен 38,3 та 43,1 і 43,6 г відповідно (дода-ток Б, табл. Б.5.15).

131

Урожай зерна за варіантами досліду становив: 1) - 19,3 ц/га; 2) - 24,9; 3) - 26,4; 4) - 28,3; 5) - 31,7 ц/га при НСР05 = 2,4 ц/га (табл. 3.2.6), а водо-споживання з шару ґрунту 0-100 см - 194,6 мм; 252,9; 283,1; 295,6; 315,5 мм.

Таблиця 3.2.6. Урожайність ярого ячменю за варіантами досліду, ц/га


Ярий ячмінь 1 28,4 35,7 19,3 24,6 29,7 27,1 27,9 192,7 27,5±6,1 2 39,7 41,2 24,9 25,8 32 33 32,4 229 32,7±7,6 3 41,4 44,7 26,4 28,5 34,1 34,8 35,2 245,1 35,0±7,9 4 42,7 48,6 28,3 29,7 36,9 37,3 37,1 260,6 37,2±8,6 5 47,4 52,4 31,7 32,8 40,4 39,9 41,9 286,5 40,9±9,0

НІР05 3,7 5 3,5 2,5 3,1 2,8 2,9 21,3 5,1

Отже, навіть у посушливий 1996 рік суттєвих відмінностей у врожайності зерна ярого ячменю за різними режимами зрошення не спостерігається. Це під-тверджується і сумарною урожайністю культури за 5 років (табл. 3.2.6). Витра-ти вологи на формування 1 центнера зерна за варіантами досліду становили: 1 - 77,98 м3; 2 - 82,93; 3 - 79,00; 4 - 79,48; 5 - 76,84 м3 і складало 1,2-9,8 мм.

Збільшення волого забезпечення культури прямо пропорційно познача-ється на зростанні урожайності ярого ячменю. Математична обробка результа-тів досліджень дозволила встановити сильну множинну кореляційну залежність урожайності зерна ярого ячменю зрошуваних варіантів від урожайності на не-зрошуваних ділянках, сумарного волого споживання та поливної норми. Регре-сійне багатофакторне рівняння має високий ступінь надійності з показниками (r = 0,953; R2 = 0,908; F = 69,18; S2 = 1754,9) і записується у вигляді:

У(ячмінь) = 0,034 Уо +0,4085 Е - 0,281N - 63,3 (3.2.2)

де Уо - урожайність ячменю на незрошуваній ділянці, ц/га; Е - сумарне водос-поживання з метрового шару, мм; N - зрошувальна норма за період вегетації, мм.

3.2.5. Люцерна

Люцерну сорту “Надежда” висівали під покрив ярого ячменю. Норма висіву ячменю 160 кг/га. Глибина загортання насіння 5-6 см. Після сівби покривної культури поле закотковували кільчастими котками і висівали люцерну впоперек рядків покривної культури. Норма висіву люцерни 16-18 кг/га. Посів проводили суцільним рядковим способом. Глибина загортання

132

насіння люцерни 3-4 см. Після посіву люцерни поле знову закатковували кільчастими катками. Після збирання покривної культури посіви люцерни посіви люцерни боронували легкими боронами і підживлювали аміачною селітрою нориою 1-1,5 ц/га. Культуру другого третього року життя підживлювали двічі за вегетаційний період (ранньою весною і після другого укосу).

В 1994 році посіви люцерни першого року використання займали два по-ля. Перше поле люцерни в серпні переорали із-за сильної забур’яненості посі-вів. На шостому полі сівозміни проведено три укоси люцерни на сіно. На про-тязі вегетаційного періоду вологість 0,7-метрового шару на варіантах досліду підтримувалась в основному не нижче 65 % від НВ. Зниження вологості ґрунту 60 % від НВ спостерігалось тільки в період укосів, що було пов’язано із зби-ранням сіна. За вегетаційний період на посівах люцерни проведено вісім поливів зро-шувальною нормою 3420 м3/га на варіантах ґрунтозахисного режиму зрошення і 4120 м3/га на варіантах оптимального режиму зрошення. Суттєві відмінності у розвитку рослин відмічали щорічно між варіантом без зрошення і зрошуваними, між варіантом 2 і іншими зрошуваними варіанта-ми. Рослини цих варіантів мали меншу на 3-10-12 см висоту рослин. Рослини першого й другого варіантів при скошуванні мали на 4-9 % меншу вологість ніж рослини, інших, регулярно зрошуваних варіантів. Ці особливості більш ха-рактерні для посушливих років, у вологі - відмінності між варіантами менш по-мітні. Пошарове водоспоживання люцерни приведено в додатку Б, табл. Б.5.2. Щорічно підтверджувалася закономірність: чим вища поливна і зрошува-льна норма, тим вища маса сіна люцерни за вегетаційний період (рис. 3.2.6). Середньорічна урожайність за варіантами досліду становила: 1 - 55,1; 2 - 66,5; 3 - 72,5; 4 - 88,5; 5 - 102,9 ц/га (табл. 3.2.7). Середньорічне збільшення урожайно-сті сіна люцерни при зрошенні становило у варіанті: 2 - 21 %; 3 - 33,8; 4 - 60,6; 5 - 86,8 %.

Залежність урожайності сіна люцерни (х) від сумарного водоспоживання (у) за вегетаційний період описується поліноміальним регресійним квадратич-ним рівнянням із коефіцієнтом кореляції 0,895:

у = -0,0489х2 + 13,743х - 295,25 (3.2.3)

Аналогічну залежність установлено між урожайністю сіна люцерни (х) та

зрошувальною нормою (у) із коефіцієнтом кореляції 0,843 (рис. 3.2.6):

133

Таблиця 3.2.7. Урожайність люцерни за варіантами досліду, ц/га


Люцерна, сіно 1 39,7 59,5 68 54,5 53,7 48,9 61,4 385,7 55,1±10,3 2 57,4 62,2 88 60,8 64 64,2 71,0 467,6 66,8±12,3 3 65,2 64,8 94 65,3 73,3 74,7 70,2 507,5 72,5±12,5 4 77,1 76,6 117 80,5 91,4 90,2 86,7 619,5 88,5±17,0 5 85,8 89 132 99,4 108,3 106,3 99,5 720,3 102,9±18,5

НІР05 17,8 12,2 25 18 21,8 22,4 17,9 46,8

y(n) = -0,0463x2 + 13,278x - 525,37R2 = 0,7115

y(E) = -0,0489x2 + 13,743x - 295,25R2 = 0,8009

0

100

200

300

400

500

600

700

800

30 50 70 90 110 130 150Урожайність сіна люцерни, ц/га

Вод

оспо

жив

ання

, зро

шув

альн

а но

рма,

мм

Еn

Рис. 3.2.6. Урожайність сіна люцерни в залежності від величини сумар-

ного водоспоживання (Е) та зрошувальної норми (n)

y = 1,8258x + 59,78R2 = 0,9677

100

130

160

190

220

250

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

Висота рослин, см

Урож

ай з

елен

ої м

аси

в ук

осі,

ц/га

Рис. 3.2.7. Залежність між висотою рослин люцерни 2 року життя

та урожайністю зеленої маси в укосі

134

В результаті досліджень установлено також пряму прямолінійну кореля-ційну залежність між висотою рослин люцерни 2-го року життя та врожайністю зеленої маси в укосі (рис. 3.2.7).

у = - 0,0463х2 + 13,278 х - 525,37 ( 3.2.4 ) На 5 % рівні значимості відмічено суттєві відмінності між незрошуваним

варіантом і зрошуваними з поливними нормами 500, 600 м3/га - щорічно, між незрошуваним і зрошуваним нормою 300 м3/га у 1994, 1995, 1996 роках. В усі роки досліджень відмічено суттєву прибавку на 5 % рівні значимості урожай-ності сіна люцерни у варіанті зрошення поливними нормами 600 м3/га по від-ношенню до варіанта з поливною нормою 300 м3/га. Середньорічні витрати вологи з шару ґрунту 0-100 см на формування 1 ц сіна люцерни становлять для рослин варіанту: 1 - 47,4 м3/га; 2 - 58,7; 3 - 61,8; 4 - 64,0; 5 - 61,3 м3/га. Отже, при зростання урожайності сіна люцерни зростають і витрати вологи на формування одиниці продукції. Зменшення витрат вологи на формування одиниці урожаю продукції при поливних нормах 600 м3/га по від-ношенню до менших поливних норм (300 і 500 м3/га) пояснюється наступним. При нормі поливу 600 м3/га частина вологи з інфільтраційним потоком переті-кає за межі метрового шару, але коренева система, що сягає значно більшої глибини споживає її і формує наземну масу, яка не зафіксована дослідженнями волого переносу у метровому шарі.

Установлено сильну множинну кореляційну залежність урожайності сіна люцерни зрошуваних варіантів (У) від урожайності на незрошуваних ділянках (Уо), сумарного волого споживання (Е) та поливної норми (N). Регресійне бага-тофакторне рівняння має високий ступінь надійності з показниками (r = 0,976; R2 = 0,952; F = 140,75; S2 = 11258) і записується у вигляді:

У = 1,349 Уо +0,1196 N - 0,0733Е - 4,511 (3.2.5)

Аналіз результатів хімічного складу і харчової цінності люцерни за вміс-том протеїну (білки), жирів, вуглеводів, клітковини, сухих речовин свідчить про незначних відхиленнях від відомих стандартних величин (табл. 3.2.8). Але відмічено закономірність, з збільшенням поливних і зрошувальних норм у сіні люцерни знижується вміст протеїну (білок), жирів, вуглеводів, кліт-ковини, сухих речовин. Натомість зростає вміст попелу, фосфору, кальцію, ма-гнію. Зволоження ґрунтів сприяє більш значному розчиненню у ґрунтах міне-ральних речовин і їх накопиченню у вирощеній продукції. Саме більш значне накопичення мінеральних речовин у варіантах з вищими поливними нормами (кальцій, магній, фосфор, калій і ін.) спонукає утворення більш значних мас

135

попелу. Але при цьому, слід пам’ятати, що з збільшенням кількості мінераль-них поживних речовин підвищується кормова цінність рослинної продукції.

Таблиця 3.2.8. Хімічний склад люцерни за різних режимів зрошення

Варіант досліду

Вміст, % на абсолютно суху речовину

Білки Жири Вуглево-ди

Кліт-ко-

вина

Сухі ре-човини Попіл Фосфор Кальцій Магній Калій

1 9,87 1,08 12,7 8,21 23,02 4,56 0,27 1,17 0,68 1,46 2 8,80 0,89 10,4 7.89 22,14 4,77 0,38 1,34 0,75 1,48 3 8,54 0,70 9,7 7,76 21,34 4,89 0,41 1,63 0,85 1,62 4 7,32 0,65 9,1 7,40 21,08 5,34 0,51 1,97 0,87 1,71 5 7,25 0,63 8,9 7,37 20,87 5,45 0,48 1,95 0,90 1,90

Отже, застосовані у досліді режими зрошення дають суттєву прибавку урожаю. У продукції вирощеній на більш вологих ґрунтах більший вміст міне-ральних речовин, що підвищує її кормову цінність. У вологі роки застосування режимів зрошення “у критичні періоди” та з поливною нормою 600 м3/га не ефективно.

3.2.6. Соя

Протягом усіх років вирощували сорт “Аркадія Одеська”. Культуру зро-шували у 1994,1996, 1997 роках чотири рази, 1995 - три, 1998,1999 - двічі, а ро-слини 2 варіанту - 2, 2, 0, 2, 1 раз відповідно приведеним рокам.

Вологість ґрунту під посівами сої в 1994 році підтримувались в оптима-льних межах (більше 65-70 % НВ) на протязі основної частини вегетаційного періоду. На посівах сої проведено чотири вегетаційних поливи. Зрошувальна норма на варіантах ґрунтозахисного режиму зрошення складала 2000 м3/га, а на варіантах оптимального режиму зрошення - 2400 м3/га. Вологість ґрунту під посівом сої приведена в додатку Б, табл. Б.5.1, рис. Б.5.10, Б.5.11, а пошарове водоспоживання – в табл. Б.5.4, Б.5.8. В 1995 році на посівах сої проведено по три вегетаційних поливи зрошу-вальною нормою 1800 м3/га на варіантах оптимального режиму зрошення і 900 м3/ га на варіантах ґрунтозахисного режиму зрошення. Оптимальна вологість ґрунту на посівах сої була забезпечена фактично до 25 липня. В кінці липня на початку серпня полив не змогли провести по господарсько-організаційних при-чинах, а потім із-за полягання сої. Тому на протязі серпня вологість ґрунту під посівами сої була нижча 60 % НВ. В вересні випали значні опади, однак на фо-рмування врожаю зерна сої вони вже позитивно не вплинули.

Рослини 1 та 2 варіанту у розвитку і росту поступалися рослинам полив-

136

них варіантів. Характерна особливість культури - мала розбіжність урожайності між по-

втореннями одного варіанту за вегетацію та суттєва різниця сумарної урожай-ності за 5 років досліджень між усіма варіантами на 5 % рівні значимості. В ці-лому, урожай бобів сої за варіантами досліду складав: 1) - 11,2-17,5 ц/га; 2) - 11,9-19,1; 3) - 14,8-22,4; 4) - 16,8-24,8; 5) - 17,4-28,1 ц/га (табл. 3.2.9). Найнижчу урожайність за всіма варіантами досліду відмічено у 1998 р. При цьому сумарні витрати вологи на формування 1 ц бобів складали 205-220 м3, при середньоріч-них - 163,3-181,5 .

Таблиця 3.2.9. Урожайність сої за варіантами досліду, ц/га


Соя 1 14,6 17,5 11,1 14,1 14,8 13,9 14,9 100,9 14,4±2,2 2 18,5 19,1 12,3 15,7 17,4 16,4 17 116,4 16,6±2,3 3 19,6 22,4 12,8 17,8 19,5 18,1 18,7 128,9 18,4±1,7 4 24,8 24,1 14 21,5 22,3 20,8 21,8 149,3 21,3±1,3 5 25,4 25,2 16,2 22,7 25,9 22,6 23,5 161,6 23,1±1,2

НІР05 3,5 2,5 3,8 3,6 3,52 2,9 3,1 18,9 3,5

Отже, отримані дані з ефективності різних режимів зрошення вказують на необхідність оперативного управління процесами поливу з врахуванням всього комплексу погодних умов, стану рослин, властивостей ґрунтів, якості води, а величини поливних норм повинні диференціюватись за фазами розвитку рос-лин та залежати від стану погодних умов [232, 233, 413-415].

3.2.7. Вплив зрошення на стан ґрунтів

Ґрунт дослідної ділянки - чорнозем звичайний, мало гумусний, легкосуг-линковий на лесі. Вміст фізичної глини у верхньому 0-40 см шарі - 25,8-26,8 %, з глибиною збільшується до 32,6 %. Щільність твердої фази ґрунту - 2,44-2,50 г/см3, а щільність - від 1,29 до 1,41 г/см3. Найменша вологоємкість у верхніх шарах ґрунту 18,4 %, збільшуючись з глибиною до 18,8. Вміст гумусу в ґрун-ті зменшується від 1,82 % у шарі 0-20 см до 0,94 % у шарі 60-80 см і 0,38 % - на глибині 100-120 см. Сума увібраних основ в шарі ґрунту 0-60 см - 13,7-15,7 мг-екв на 100 г ґрунту, зменшуючись з глибиною до 9,9 мг-екв на 100 г ґрунту в материнській породі на глибині 140-160 см. Вміст обмінного кальцію у верхніх

137

шарах складає 68,4-80,2 % від суми основ, а натрію - 0,8-0,96 %. Ґрунт і мате-ринська порода на глибину 1,6 м незасолені. Сума мінеральних солей не пере-вищує 0,19 %. Ґрунтові розчини мають слабо лужну реакцію з рН 7,5-7,85. Гли-бина залягання ґрунтової води 6,5-8,0 м.

Аналіз сольового режиму ґрунтів за різних режимів зрошення свідчить про незначне збільшення вмісту солей у профілі зрошуваних ґрунтів порівняно з варіантом без зрошення. У верхньому 0-40 см шарі ґрунту загальний вміст со-лей зріс з 0,056-0.060 % до 0,087-0,093 % при поливній нормі 300 м3/га і до 0.067-0,119 % - при нормі поливу 600 м3/га (додаток Б, табл. Б.6.1). Найбільше накопичення солей відмічено у шарі ґрунту 10-40 см. Зростання вмісту солей викликано, головним чином, збільшенням концентрації сульфатів, хлору, на-трію, тобто солей, які переважають у хімічному складі поливної води. Ґрунти за всіх варіантів режимів зрошення на кінець 2000 року характе-ризуються, як незасолені. На стаціонарі Кам’янсько-Дніпровської дослідної станції ґрунтова вода залягає на глибині 7-8 м і практично не приймає участі у формуванні сольового режиму ґрунту. Скорочення водоподачі за рахунок зниження поливних норм в умовах глибокого залягання рівня грунтових вод не призвело до змін гідрогеолого-меліоративного стану грунтів.

За сім років досліджень значних змін основних властивостей грунту на дослідно-виробничій ділянці не відбулося. Практично не змінилася кількість гумусу (додаток Б, табл. Б.1.5), поглинних основ, в тому числі обмінних катіонів - Са, Mg, Na. Найменший вміст гумусу зафіксовано на полі № 1 - 1,95-2,00 % в орному шарі і 1,68-1,75 % у підорному. На інших полях його вміст дещо вищий, але не перевищує 2,25 % у орному шарі, що являється недостатнім для інтенсивного ведення сільськогосподарського виробництва. Частково це є наслідком і того, що на дослідні поля протягом десятків років не вносяться органічні добрива.

За період спостережень значних змін в кількості обмінних основ не спо-стерігається. Протягом періоду досліджень спостерігається тенденція до збільшення в поглинальному комплексі грунту обмінних Mg, Na за рахунок зменшення вмісту обмінного кальцію. В якісному складі відбувається повіль-ний процес натрієвого осолонцювання, але кількість натрію від суми обмінних основ не перевищує в шарі ґрунту 0-20 см - 1,9 %, в шарі ґрунту 20-40 см та 40-60 см - 3 % (додаток Б, табл. Б.6.2).

138

Висновки

1. Глибина промочування ґрунтів зони аерації залежить від норми опадів або поливів та початкової пошарової вологості і для середньо суглинкових ґру-нтів Криму з непорушеною структурою об’ємною вологістю 33,3 %, що відпо-відає 0,7 НВ метрового шару, поливні норми 200, 300, 400, 500, 600, 700 м3/га промочують ґрунти на глибину 35, 45, 70, 100, 130 та 160 см відповідно.

При нормі поливу 600 та 700 м3/га інтенсивність інфільтрації за межі ме-трового шару складає відповідно 1,1-1,4 та 1,8 мм/добу, а загальні втрати поли-вної води за 14 діб спостережень - 15,1 мм, або 25 % та 20,7 мм або 29,5 % від поливної норми. Саме такі поливні норми 600-700 м3/га закладені в проект бу-дівництва зрошувальних систем у зоні Північнокримського магістрального ка-налу, які судячи з наших досліджень є надлишковими. Для запобігання перето-ку поливної води за межі метрового шару ґрунту поливні норми не повинні пе-ревищувати 400 м3/га.

2. Коренева система сільськогосподарських культур розвивається протя-гом усього вегетаційного періоду, а глибина проникнення коріння зворотно пропорційна вологості верхнього шару ґрунту. В будь-який період вегетації щільність кореневої системи сільськогосподарських рослин зменшується з гли-биною й за периметром ґрунтового профілю від кореневої шийки. Коренева си-стема рослин інтенсивніше споживає вологу з того шару профілю ґрунту де вища вологість, а пошарове водоспоживання у відсотковому відношенні не пропорційне щільності кореневої системи.

3. Динаміка водоспоживання кореневої системи рослин після поливу або дощу характеризується збільшенням об’ємів волого відбору в перші дві-три до-би в 2-4 рази в порівнянні з не зволоженим ґрунтом і близько 40 % всього воло-го відбору припадає на верхній 0-20 см шар. Далі наступає зниження загального вологовідбору та відбору з верхнього 0-50 см шару ґрунту пропорційно зни-женню вологості і збільшенням вологовідбору з нижніх шарів.

4. Пошарове водоспоживання кореневої системи рослин при близькому заляганні рівня ґрунтової води в відсотковому відношенні не пропорційно щільності кореневої системи і пояснюється надходженням значної кількості во-логи (до 30 %) із рівня ґрунтової води.

5. Підживлення ґрунтовими водами при глибині залягання 1,3-3,0 м є іс-тотною складовою водного живлення рослин і повинно враховуватися при фо-рмуванні режимів зрошення. Для культур із глибокою кореневою системою можна знижувати зрошувальну норму на 400-700 м3/га. Частка живлення ґрун-товими водами зростає зі зменшенням поливних і зрошувальних норм, тобто

139

при переході на водозберігаючі режими зрошення. 6. Результати сумарного водоспоживання сільськогосподарських культур

отримані на основі матеріалів спостережень зміни всмоктуючої сили ґрунту за допомогою тензіометрів у порівнянні з іншими розрахунковими методами оці-нки близькі в цілому за вегетаційний період, але суттєво різняться щодобово: при вологості ґрунтів близькій або вищій НВ розрахункові методи знижують величину добового водоспоживання в 2-2,5 рази, а при близькій або нижчій 0,7 НВ – завищують в 2-2,5 рази.

7. За роки досліджень на 5-% рівні значимості не відзначено істотних відмінностей у врожайності озимих пшениці і ячменю, ярого ячменю, картоплі весняної посадки між оптимальним і водозберегаючим-1 режимом зрошення. При зниженні врожаю озимих культур на 2,6-5,2 % досягається економія 20-24 % поливної води. Зниження врожаю коренеплодів на 3,7-9,0 % дає економію 19-22 % води.

8. За урожайністю в досліді варіанти розмістилися в такому порядку: оп-тимальний, водосберегаючий-1, водосберегаючий-2, без зрошення, Хімічний склад зерна озимої пшениці, ярого ячменю водозберігаючих режимів зрошення порівняно з оптимальним має вищий уміст сирого протеїну, азоту, фосфору, нижчий - сухої речовини, клітковини, попелу, жиру, а озимого ячменю відпо-відно - сухої речовини, азоту і нижчі - сирого протеїну, клітковини, попелу, фо-сфору й кальцію. Зерно всіх зернових культур накопичує вищий ніж у стандарті вміст попелу.

9. В умовах близького залягання рівня ґрунтової води застосування водо-зберігаючих режимів зрошення та вирощування культур з довгим періодом ве-гетації і глибокою кореневою системою у сухі роки сприяє засоленню нижніх шарів материнської породи. При вирощуванні культур з неглибокою кореневою системою (картопля, гарбузи) і коротким періодом вегетації (озимі пшениця і ячмінь) у наступні два-три вологі роки спостерігається їх вимивання в нижчі шари породи і ґрунтові води. За шестирічний період застосування водозберіга-ючого режиму зрошення відмічено зниження вмісту обмінного кальцію, зрос-тання обмінного магнію і суттєве зменшення співвідношення вмісту обмінного кальцію до вмісту обмінного магнію з 9,8-9,4 до 4,66-4,06.

10. Результати водоспоживання озимої пшениці й люцерни в умовах гли-бокого залягання рівня ґрунтових вод розраховані за методом тензіометрів пов-ністю відхиляють існуючу у державі точку зору вчених, що формується воно в шарі ґрунту 0-100 см. За нашими даними водоспоживання пшениці формується наступним чином: з шару 0-100 см – 47,01-61,84%, з шару 100-200 см – 27,92-

140

26,61 %, з шару 200-300 см – 25,13-11,56 %. Водоспоживання люцерни з 1- мет-рового шару ґрунту становить 44,63 %, з шару 100-200 см – 30,81, з шару 200-300 см – 24,56 %. У варіанті без зрошення водоспоживання люцерни з шару ґрунту 200-300 см у сухі роки ще вище – до 64,8 %.

11. Для культур з короткою кореневою системою – сої – характерним є перетік вологи за межі шару 0-200 см протягом усього періоду вегетації при оп-тимальному режимі зрошення (600 м3/га). Сумарне водоспоживання сої за пері-од вегетації з шару 0-100 см складає 82-85,5 % від сумарного водоспоживання з шару ґрунту 0-200 см. Щодобове водоспоживання культури в досліді змінюва-лось в межах 0,71-10,4 мм/добу.

12. Урожайність озимої пшениці у Кам’янко-Дніпровському досліді має суттєву відмінність між варіантом без зрошення та варіантами з поливною нор-мою 300, 500, 600 м3/га. Зрошення нормою 600 м3/га, порівняно з варіантом по-ливу нормою 500 м3/га , суттєвої прибавки урожайності зерна не дає, як і варі-ант у критичні періоди, порівняно з варіантом без зрошення. При вирощуванні ярого ячменю щорічна суттєва прибавка урожаю зерна на 5 % рівні значимості спостерігається при поливних нормах 500 і 600 м3/га. За весь період досліджень сумарна урожайність у всіх зрошуваних варіантах суттєво вища ніж на варіанті без зрошення. Для кормових культур (кормових буряків, люцерни) варіант зрошення у критичні періоди не ефективний і не дає суттєвої прибавки урожаю. Найбільш ефективна поливна норма для кормових культур - 500 м3/га. Уро-жайність кукурудзи на зелену масу мала суттєві відхилення на 5 % рівні значи-мості у всі роки досліджень і між усіма варіантами. Культура відноситься до посухостійких і будь-яка додаткова кількість вологи дає позитивні результати на зростання урожайності зеленої маси. Урожайність сої була суттєво вищою, порівняно з варіантом без зрошення, при поливних нормах 300, 500, 600 м3/га та в сумі за п¢ять років в усіх поливних варіантах.

13. Отримані дані з ефективності різних режимів зрошення та екологічної безпеки зрошуваних земель вказують на необхідність оперативного управління процесами поливу з врахуванням всього комплексу погодних умов, стану рос-лин, властивостей ґрунтів, якості води, а величини поливних норм повинні ди-ференціюватись за фазами розвитку рослин та залежати від стану погодних умов.

141

РОЗДІЛ 4 ВПЛИВ ТРИВАЛОГО ЗРОШЕННЯ ВОДАМИ РІЗНОЇ ЯКОСТІ НА ПОКАЗНИКИ РОДЮЧОСТІ ҐРУНТІВ, ЇХ ЕКОЛОГІЧНИЙ СТАН

ДЛЯ ПОШУКУ ОПТИМАЛЬНИХ ФОРМ УПРАВЛІННЯ ЕКОЛОГІЧНОЮ БЕЗПЕКОЮ ЗРОШУВАНИХ ЗЕМЕЛЬ

4.1. Вплив тривалого зрошення водою Дніпра на показники родючості

й екологічний стан темно-каштанового ґрунту Каховської ЗС

Умови проведення досліджень та природно-кліматичну характеристику території Каховської зрошувальної системи викладено в додатку В.


До початку зрошення вміст солей у метровому шарі ґрунтів радгоспу «Чаплинський» Чаплинського р-ну зростав з глибиною і змінювалося від 0,068 % в орному шарі, 0,055 - у підорному до 0,136 % у шарі 75-100 см. Глибше за-соленість ґрунту зростала: у шарі 100-150 см до 0,193 %; у шарі 150-200 см - до 0,884 %, де вона характеризувалася як сильно засолена. ґрунт мав хлоридно-сульфатний магнієво-кальцієвий тип засолення в орному шарі, хлоридно-гідрокарбонатний магнієво-кальцієвий - у шарі 25-50 см, содово-сульфатний кальцієво-натрієвий - у шарі 50-150 см, сульфатний магнієво-натрієвий у шарі 150-200 см (додаток В, табл. В.3.1) [329].

Ще більш засоленим був ґрунт поблизу Генічеська, тобто там на ґрунто-утворення накладався вплив близького моря (рис. 4.1.1).

Рис. 4.1.1. Сольовий профіль темно-каштанового ґрунту поблизу Генічеська

до початку зрошення

Величина рН зростала з глибиною від 7,05 в орному шарі до 8,45 - у шарі 100-150 см. На глибині 150-200 см рН знижувалася до 7,95.

Запаси солей у метровому шарі ґрунтів 1974 р. складали 11,799 т/га, а в шарі 1-2 м - 80,237 т/га. У їхньому складі переважали нетоксичні гідрокар-

142

бонати кальцію і токсичні - сульфати і хлориди натрію і магнію (додаток В, табл. В.3.1).

Перші чотири роки застосовували зрошувальні норми: 1976 -386 мм, 1977 - 400, 1978 - 481,2, 1979 - 372,7 мм.

Сумарне річне випаровування з водної поверхні в ці роки складало 715-905,3 мм. З поливною водою на поверхню ґрунтів внесено за приведеними ро-ками 1,168, 1,2, 0,996, 0,892 т/га солей [106].

При цьому перетікання вологи на рівень підземної води щорічно склада-ло - 80,6-94,2 мм, або 16,75-21,6 % від зрошувальної норми. Разом з потоком вологи з зони аерації на рівень підземної води виносилося 12,161-8,904 т/га со-лей. Розрахунок зроблений на основі складових процесу волого-солепереносу в ґрунтах і зоні аерації за методикою [48,156]. Більш детально результати дослі-джень у перші роки зрошення освітлені в роботі [106].

Навесні 1976 р. на поверхню ґрунтів було внесено 4 т/га гіпсу, за вегета-ційний період - 2,2 т/га сірчаної кислоти з поливною водою для ліквідації луж-ної реакції ґрунтового середовища і соди. Це сприяло нагромадженню солей як у шарі 0-100, так і 100-200 см за чотирирічний період зрошення (1976-1979 р.). Найбільше значно виросла засоленість ґрунту в шарі 25-50 і 150-200 см (дода-ток В, табл. В.3.1). При цьому в складі водної витяжки верхніх шарів ґрунту (0-50 см) зросли концентрації HCO3

-, Сl-, SO42-, Ca2+, Mg2+, Nа+; у шарі 50-100 см -

Сl-, SO42-, Ca2+, Mg2+. У шарі ґрунту 100-150 см зменшилася концентрація всіх

головних іонів за винятком HCO3-. Засоленість шару ґрунту 150-200 см зросла з

0,884 до 1,228 % за рахунок нетоксичних сульфатів кальцію. Концентрація ток-сичних сульфатів і хлоридів натрію і магнію зменшилася майже наполовину (додаток В, табл. В.3.1).

Тип засолення ґрунту після 4 років зрошення: содово-сульфатний магні-єво-кальцієвий у шарі ґрунтів 0-75 см; сульфатно-гідрокарбонатний кальцієво-натрієвий - у шарі 75-150 см; сульфатний кальцієвий - у шарі 150-200 см.

У шарах ґрунтів 25-100 см і 150-200 см спостерігали зниження величини рН на 0,66-0,56, але реакція ґрунтового розчину за винятком орного шару мала лужну реакцію середовища.

Аналогічні зміни зменшення засоленості порового розчину ґрунтів зони аерації спостерігали на іншій дослідній ділянці в межах Каховської зрошуваль-ної системи – радгоспі ім. Фрунзе поблизу с. Строганівка Чаплинського р-ну. Особливо швидкі темпи розсолення ґрунтів спостерігали у верхній 6 м зоні. Так на глибині 4 м мінералізація порового розчину знизилася від 30,4 г/дм3 у 1975 р. до 8 г/дм3 у 1977 р. (рис. 4.1.2).

143

При цьому, знижувалася глибина залягання рівня ґрунтової води з 13,8 м у 1975 р. до 8,4 м – у 1977 р. Разом з цим зростала мінералізація ґрунтової води з 7,9 г/дм3 у 1975 р до 11,8 г/дм3 – у 1977 р. Отже, інтенсивне зрошення ґрунтів Каховської зрошувальної системи у перші роки призвело до різкого зростання рівня ґрунтових вод – 5,4 м за 2,5 роки зрошення, значного розсолення верхніх шарів зони аерації та зростання мінералізації ґрунтової води.

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 4 8 12 16 20 24 28 32

Мінералізація порового розчину, г/дм3

Глиб

ина

зони

аер

ації,

м

1975

1976

1978

1979

1977

Рис. 4.1.2. Вплив зрошення прісною дніпровською водою на зменшення засоленості порового розчину зони аерації темно-каштанового ґрунту

поблизу с. Строганівка Чаплинського району У перші 4 роки зрошення (1976-1979 р.) запаси солей зросли у верхньому

метровому шарі ґрунту на 3,42 т/га, у шарі 1-2 м - на 24,45 т/га. Засолення ґрун-тів відбувалося, у першу чергу, за рахунок сульфатів кальцію, внесених у ви-гляді гіпсу на поверхню ґрунтів, солей привнесених на поверхню ґрунтів з по-ливною водою і за рахунок розчинення і вимивання друз гіпсу і кальциту з ске-лету ґрунту. Подальше зрошення прісною водою темно-каштанових ґрунтів викликало вилуговування солей, як з верхнього метрового шару, так і із шару 100-200 см. У 1985 р., у порівнянні, з попереднім терміном обстеження ґрунтів (1979), від-значено зменшення засоленості на 0,009-0,048 % у верхньому метровому шарі за рахунок усіх без винятку головних іонів. Найбільше значно за цей період ви-милися сульфати кальцію в шарі 150-200 см, а загальна засоленість цього шару зменшилася з 1,228 % до 0,26 % і ґрунти стали незасоленими. Хімізм засолення ґрунтів у верхньому 0-50 см шарі залишився содово-сульфатним магнієво-кальцієвої. У шарі 50-75 см змінився і став содово-сульфатним натрієво-

144

кальцієвим, у шарі 75-100 см - сульфатно-гідрокарбонатним натрієво-кальцієвим, у шарі 100-150 см - сульфатно-гідрокарбонатним кальцієво-натрієвим, у шарі 150-200 см - сульфатним магнієво-кальцієвим.

Величина водневого показника рН із 1979 р. по 1985 р. зменшилася на 0,04-0,38 у шарі 25-150 см і трохи виросла в шарах 0-25 і 150-200 см. У 1985 р. запаси солей у метровому шарі знизилися порівняно з 1979 р. на 3,6 т/га і складали 11,62 т/га. Зменшення відбулося за рахунок винесення гідро-карбонатів кальцію, сульфатів магнію і натрію. У шарі ґрунтів 1-2 м запаси со-лей за цей же період знизилися істотно з 104,67 т/га до 26,874 т/га й у першу чергу за рахунок сульфатів кальцію (додаток В, табл. В.3.2). З 1985 до 1990 р. спостерігали подальше зменшення концентрації водо-розчинних солей у 2-метровому профілі ґрунтів і материнської породи на 0,008-0,162 % за рахунок усіх головних іонів за винятком НСО3

-. У цей період зменшилася і величина рН на 0,05-0,3 у шарі ґрунтів 0-150

см. У материнській породі (150-200 см) відзначено зростання рН на 0,12 (дода-ток В, табл. В.3.1). Весь профіль ґрунтів і материнської породи на кінець 1990 р. мав суль-фатно-гідрокарбонатний магнієво-кальцієвий тип засолення за методикою [46].

Весь період зрошення (1976-1990 р.) у товщі ґрунтів і материнської поро-ди підтримували гідроморфний промивний режим. Рівень підземної води у ве-ресні 1990 р. досяг 3,5 м від поверхні землі. мінералізація води змінювалася в межах 7280-9470 мг/дм3. Зменшення її мінералізації, порівняно з 1985 р. (16340

мг/дм3) пояснюється меншим привнесенням солей з інфільтраційним по-током із зони аерації і зростаючим припливом прісних вод з розподільного ка-налу Р-2 і їхнім розвантаженням у південному напрямку.

Запаси водорозчинних солей у 2 - метровому профілі ґрунтів з 1985 до 1990 р. продовжували знижуватися за рахунок усіх головних іонів. Найбільше значно вимивалися сульфати кальцію і натрію. Сумарний вміст водорозчинних солей у профілі зрошуваних ґрунтів на осінь 2001 р. незначно відрізнялося в порівнянні з попереднім періодом у 1990 р. Разом з цим, відзначено зниження вмісту сульфатів кальцію у всьому 2-метровому профілі (додаток В, табл. В.3.2). Запаси солей у порівнянні з 1990 р. знизилися незначно і складали 8,736 і 12,749 т/га відповідно в шарах 0-1 і 1-2 м. Ґрунти заповідника «Асканія-Нова» характеризуються не промивним во-дним режимом з глибоким заляганням рівня ґрунтових вод (24-27 м), що сприяє винесенню водорозчинних солей зимово-осінніми опадами лише за межі 1-2 м верхнього шару. Це позначається на значному накопиченні солей глибше 2 м

145

(1,318 %), тобто в зоні аерації, яка не просочується опадами і на водний режим якої не впливають ґрунтові води (додаток В, табл. В.3.3). В цілому уміст солей у ґрунтах заповідника зростає з глибиною та має місце дещо більше їх накопи-чення в ґрунтовій кірці дернового шару 0-8 см у порівнянні з шаром 10-40 см (додаток В, табл. В.3.3). Величина рН також зростає з глибиною від 7,2 в шарі 0-20 см до 8,2 на глибині 125-250 см.

У верхньому метровому шарі ґрунти заповідника незасолені, у шарі 100-150 см слабо засолені, у шарі 150-200 см – середньо засолені, а шарі 200-250 см – дуже сильно засолені. Тип засолення ґрунтів [46] у верхньому 0-20 см шарі – хлоридно-сульфатний магнієво-кальцієвий, нижче до глибини 150 см – гідрока-рбонатний з поступовим переходом від магнієво-кальцієвого через кальцієво-магнієвий, кальцієво-натрієвий до натрієвого, у шарі ґрунту 150-250 см - суль-фатний натрієвий та натрієво-магнієвий. Необхідно відмітити, що ґрунти схід-ної частини заповідника відносяться до глибоко засолених і накопичення солей глибше 150 см на зниженні продуктивності рослинності типчаково-ковильного степу не відбивається.

Дещо інша картина засолення незрошуваних оброблюваних ґрунтів рад-госпу «Чаплинський». Необхідно відмітити, що дослідна ділянка прилягає до розподільчого каналу Р-2 Каховської зрошувальної системи (відстань до каналу не перевищує 800 м). Рівень ґрунтової води змінюється від 2,8 до 3,5 м, з міне-ралізацією води не більше 3 г/дм3, що певним чином впливає на вторинне засо-лення незрошуваних ґрунтів цієї ділянки.

Нині загальна концентрація солей в темно-каштанових незрошуваних ґрунтах радгоспу «Чаплинський» до глибини 200 см вища ніж в аналогічних шарах заповідника і це пояснюється підтягуванням до поверхні ґрунтової води і її витратами на випаровування й накопичення солей у твердій фазі ґрунту.

Ці ґрунти у шарі 0-80 см незасолені, у шарі 80-125 см – слабо засолені, у шарі 125-150 см – середньо засолені, у шарі 150-200 см – сильно засолені. Тип засолення у орному шарі хлоридно-сульфатний магнієво-кальцієвий, у шарі 20-80 см – гідрокарбонатний магнієво-кальцієвий натрієво-кальцієвий та кальціє-во-натрієвий, у шарі 80-125 см – хлоридно-сульфатний кальцієво-натрієвий, глибше – сульфатний магнієво-натрієвий. За глибиною засолення ґрунти відно-сяться до глибоко-солончакуватих (додаток В, табл. В.3.1).

До початку зрошення (1973 р.) вміст солей у метровому шарі цих ґрунтів зростав з глибиною і змінювалося від 0,068 % в орному шарі, 0,055 - у підорно-му до 0,136 % у шарі 75-100 см. Глибше засоленість ґрунту зростала: у шарі 100-150 см до 0,193 %; у шарі 150-200 см - до 0,284 % у шарі 200-250 см – до

146

1,355 %, де ґрунт характеризувався як сильно засолений. Ґрунт мав хлоридно-сульфатний магнієво-кальцієвий тип засолення в орному шарі, хлоридно-гідрокарбонатний магнієво-кальцієвий - у шарі 25-50 см, содово-сульфатний кальцієво-натрієвий - у шарі 50-150 см, сульфатний магнієво-натрієвий у шарі 150-250 см [236, 258].

Тобто, стан засолення профілю незрошуваного ґрунту у 1973 р. був бли-зьким до того, який нині спостерігається у ґрунтах заповідника. Величина рН зростала з глибиною від 7,05 в орному шарі до 8,45 - у шарі 100-150 см. На глибині 150-200 см рН знижувалося до 7,95. Тобто, ґрунти до початку зрошення в шарі 60-150 см містили соду, яку нейтралізували внесенням кислоти в полив-ну воду у 1976 р.

4.1.2. Оцінювання змін фізико-хімічних показників ґрунтів при тривалому зрошенні

Ґрунтовий поглинений комплекс насичений, в основному, катіонами Са2+

і Mg2+. До початку зрошення вміст поглинутого Са2+ зменшувалося з глибиною від 22,7 мг-екв/100 г ґрунту в орному шарі до 14,1 - у шарі 80-100 см, що скла-дало 79,78-57,55 % від суми основ. Вміст поглинутого Mg2+, навпаки, зростав з глибиною від 5,5 мг-екв/100 г ґрунту в орному шарі до 9,9 - у шарі 80-100 см, що складало 19,51-40,41 %. вміст поглинутого Na+ не перевищував 0,5 мг-екв/100 г ґрунту, або 2,04 %, тобто ґрунти за вмістом Na+ - були не осолонцьо-ваними за методикою [419, 472]. Сума основ, також, зменшувалася з глибиною від 28,95 мг-екв/100 г ґрунту в орному шарі до 24,5 - у шарі 80-100 см (додаток В, табл. В.3.4). За вмістом поглинутого Mg2+ темно-каштанові ґрунти були: у шарі 0-10 см не осолонцьованими; у шарі 10-40 см - слабко осолонцьованими; 40-80 см - середньо осолонцьованими; 80-100 см - сильно осолонцьованими за методикою [394]. 4-літнє зрошення (1975-1979 р.) на тлі внесення гіпсу привело до незнач-ного процентного зростання вмісту Mg2+ у шарі 0-60 см і зниженню процентно-го умісту поглинутого Na+ у всьому метровому профілі. У шарі 60-100 см не-значно знизилася сума поглинутих основ, за рахунок зниження вмісту Mg2+. Ґрунти в шарі 0-80 см були слабко осолонцьованими за Mg2+, а в шарі 80-100 см - середньо осолонцьованими. Після 11-літ зрошення у всьому метровому профілі ґрунтів відзначено зниження, порівняно зі станом до початку зрошення, вмісту поглинутого Са2+ на 0,2-1,2 мг-екв/100 г ґрунту. При цьому сума основ у шарах ґрунтів 0-20 і 20-

147

40 см перевищувала вихідну на 0,95 і 0,6 мг-екв/100 г за рахунок більш високо-го вмісту Mg2+, а глибше - була більш низкою, ніж до початку зрошення на 1,4 - у шарі ґрунтів 40-60 см; на 1,85 - у шарі 60-80 см; на 1,60 мг-екв/100 г ґрунту в шарі 80-100 см. У шарі 0-60 см ґрунт був слабко осолонцьований за Mg2+, а в шарі 60-100 см - середньо осолонцьований (додаток В, табл. В.3.4). Протягом наступних 5 років зрошення (1986-1990 р.) також спостерігали зменшення вмісту поглинутого Са2+ у шарі ґрунтів 20-80 см. Поруч з цим від-значено зменшення суми основ у шарі ґрунтів 0-80 см, як у порівнянні з попе-реднім обстеженням, так і станом до початку зрошення. Процентний уміст пог-линутих катіонів істотно не змінився. У наступні 11 років зрошення (1990-2001 р.) спостерігали подальше зме-ншення поглинутого Са2+ у шарі 20-100 см і істотне підвищення вмісту, погли-нутого Mg2+ у всьому 1-метровому профілі до 7,5-12,5 мг-екв/100 г ґрунту. У шарі 0-40 см ґрунт був слабо осолонцьований, у шарі 40-60 - середньо, у шарі 60-100 см - сильно осолонцьованим за Mg2+. Вміст поглинутого Na+ у 1-метровому профілі ґрунту повільно зростав з 1979 до 2001 р., але ступеню слабкого осолонцювання не досяг (додаток В, табл. В.3.4). Під впливом зрошення прісною водою в профілі 1-метрового шару ґрунту постійно розчинялися карбонати. На осінь 2001 р. вміст СаСО3 не перевищува-ло 1 % у шарі 60-100 см, при початковому вмісті 16,2-19,35 %.

27-літнє зрошення, водою з лужною реакцією середовища, сприяло під-лужуванню ґрунтів у верхньому 0-40 см шарі і збільшенню рН сольового з 5,35-6,25 у 1974 м до 7 у 2001 р. і вирівнюванню цього показника у всьому 1-метровому профілі.

В усі періоди спостережень ґрунти були добре забезпечені рухомими фо-рмами калію, фосфору, у меншій мері - мінеральними формами азоту [225, 331, 374, 397].

Агрохімічні властивості темно-каштанового ґрунту заповідника «Аска-нія-Нова» у порівнянні з аналогічними радгоспу «Чаплинський» за 2006 р. при-ведено в додатку В, табл. В.3.5.

Під впливом тривалого зрошення у верхніх шарах ґрунту вміст гумусу постійно знижувався. Так, його вміст в орному шарі знижувався з 3,72 % у 1974 р. до 3,62 - у 1979, до 3,47 - у 1985, до 3,21 - у 1990, до 2,95 % - у 2001 р. Вміст гумусу в підорному шарі за весь період зрошення можна охарактеризува-ти, як стабільний з незначними відхиленнями, як убік зменшення, так і убік збі-льшення. У більш глибоких шарах 40-100 см спостерігали постійне зростання вмісту гумусу.

148

Більш наочно ці закономірності просліджуються при розрахунку запасів гумусу в кожних 20 см прошарках з фіксацією на визначені роки досліджень (табл. 4.1.1). Протягом 27-літнього періоду зрошення запаси гумусу в метрово-му шарі трохи зросли з 210,538 до 229,04 т/га. При цьому в орному шарі вони знизилися майже на 10 т/га, або 11,3 %, а в шарі 60-100 см - зросли на 19 т/га, або на 77 %.

Таблиця 4.1.1. Вплив терміну зрошення на зміну запасів гумусу в темно-каштановому ґрунті радгоспу «Чаплинський» Чаплинського р-ну Херсонської обл.

Шар ґрунту, см

Пошарові запаси гумусу в роки досліджень, т/га

1974 1979 1985 1990 2001 2006 2006, богора

2006, Асканія-

Нова 0-20 87,792 85,432 84,668 81,534 77,880 77,88 87,79 118,59 20-40 63,450 61,830 62,100 61,548 64,752 64,75 60,75 75,59 40-60 34,404 35,532 37,728 39,150 42,328 42,33 34,40 72,14 60-80 15,840 16,704 17,934 22,052 28,272 28,27 15,84 40,85

80-100 9,052 10,512 11,544 13,072 15,808 16,02 9,05 29,70 100-125 - - - - - 14,82 9,86 21,14 125-150 - - - - - 11,77 9,06 25,46 0-100 210,538 210,010 213,974 217,356 229,040 229,25 207,83 336,87 0-150 - - - - - 255,84 226,75 383,47

4.1.3. Оцінювання змін водно-фізичних показників ґрунтів Аналіз основних фізичних властивостей темно-каштанового ґрунту до початку зрошення і після 27 років зрошення, виконаних за методикою [60,184], свідчить про збільшення щільності ґрунту, щільності твердої фази ґрунту і зниженні її пористості. Так, щільність ґрунту орного шару збільшилася на 0,12 , підорного - на 0,07 г/см3. У більш глибоких шарах (40-150 см) щільність ґрунту збільшилася на 0,06-0,08 г/см3. Щільність твердої фази ґрунту також незначно збільшилася на 0,01-0,02 г/см3 у всьому 2-метровому профілі. Між щільністю і пористістю існує зворот-на залежність: чим щільніший ґрунт, тим менша його пористість. Агрофізична оцінка пористості орного шару ґрунту за Качинським [184], свідчить про зни-ження показників до задовільних для орного шару. Так, в орному шарі порис-тість зменшилася з 55,5 % у 1974 р. до 50,4 % у 2001 р.; у підорному - з 49,4 до 47 % відповідно (додаток В, табл. В.3.6).

З пористістю ґрунту зв'язані такі властивості ґрунту, як водопроникність,

149

вологоємність, повітропроникність, аерація. Практично у всьому 2-метровому профілі темно-каштанового ґрунту під впливом зрошення зменшилася най-менша вагова вологоємність на 2,2-0,3 %. При цьому значно зменшився коефі-цієнт фільтрації, особливо у верхньому - 40 см шарі (табл. В.3.6).

Відзначено зміни в механічному складі зрошуваних ґрунтів. Так у всьому 1,5 м шарі збільшився вміст фізичної глини: в орному шарі з 55,35 до 56,5 %; у підорному - з 62,25 до 64,65. Найбільш значне збільшення фізичної глини спос-терігали в шарах 40-60 і 60-80 см - на 3,2 і 3,65 %, тобто в шарах, що інтенсивно промочували кожним черговим поливом, і, де відбувалися інтенсивні процеси фізичного, хімічного і біологічного вивітрювання. Вміст фізичної глини збіль-шувалося, в основному, за рахунок збільшення вмісту мулистих часток при зменшенні вмісту середнього і дрібного пилу (додаток В, табл. В.3.7).

За Качинським Н.А. [184] темно-каштановий ґрунт (до початку зрошення і після 27 років зрошення) за механічним складом відноситься до важкого суг-линку, мулистого крупно пилуватого.

4.1.4. Оцінювання змін валового хімічного складу профілю ґрунту Територія розглянутої ділянки після 27 років зрошення відноситься до гі-дроморфного (капілярно-гідроморфного) ландшафту. Близьке залягання рівня ґрунтових вод (3,5-2,8 м) сприяє підйому через зону аерації капілярно-плівкових висхідних розчинів легкорозчинних солей і інших сполук, що прий-мають активну участь у сучасному ґрунтоутворенні.

Склад ґрунтових сполук і солей у зрошуваних ґрунтах зазнає сезонних коливань в результаті частої зміни напрямку переміщення ґрунтової вологи у вертикальному спадному і висхідному напрямках. Кількісні характеристики продуктів міграції і ґрунтоутворення залежать від умов зволоження, температу-ри, сумарного балансу продуктів у ґрунті й окремих шарах профілю.

Розподіл валового вмісту хімічних елементів у профілі ґрунтів, порівнян-ня їхнього кількісного вмісту на різні періоди ґрунтоутворення дозволяє уста-новити інтенсивність розвитку процесів акумуляції чи фізико-хімічного вилу-говування, а також перевагу одного процесу над іншим. Розглянемо зміну про-центного вмісту різних окислів у ґрунті до початку зрошення і після 27 років зрошення, відібраних на тому ж полі у тому ж місці. Крім того, були відібрані зразки ґрунту на незрошуваній ділянці, у безпосередній близькості (550 м від свердловини на зрошуваному полі) для вивчення змін у незрошуваному ґрунті

150

при зміні водного режиму з автоморфного непромивного на капіллярно-гідроморфний (РГВ = 2,8 м).

До початку зрошення у верхньому 0-50 см шарі переважав оксид крем-нію. З глибиною його вміст зменшувався з 60,85 % в орному шарі до 47,4 % - у шарі 100-125 см. У зрошуваному 27 років ґрунті вміст SiО2 збільшився на 4,27-6,40 % у кожному з 25 см прошарків і оксид кремнію став переважати у всьому 0-150 см профілі (додаток В, табл. В.3.8). У профілі незрошуваного ґрунту вміст оксиду кремнію також зріс на 3,01-0,81 % у верхньому метровому шарі і на 6,76-6,3 % - у шарах 100-125 і 125-150 см. На думку Ковди [193], сполуки кремнію в умовах посушливого клімату проявляються двояко: досить інтенсив-но виносяться з кори вивітрювання; однак, при висиханні, транспірації розчинів і їхньому замерзанні випадає в осад у виді гелів, аморфного кремнезему, чи скоринок щільної кори в місці їхнього утворення і відносно накопичуються при зменшенні інших сполук. У даному випадку спостерігається значне зменшення вмісту оксидів кальцію, і в значно менших кількостях натрію, калію, полутор-них окислів заліза у всьому 0-150 см шарі. Вміст МgО зменшується у верхньо-му 0-75 см шарі, - у більш глибоких шарах відзначено його нагромадження. Відзначені тенденції, але в меншому ступені, характерні не тільки для зрошу-ваного ґрунту, але і незрошуваного з близьким заляганням рівня ґрунтової во-ди. Другим за нагромадженням у темно-каштановому ґрунті є полуторний ок-сид алюмінію зі вмістом до початку зрошення 9,03-11,3 % і 10,75-12,15 % - піс-ля 27 років зрошення. Нагромадження глинозему відзначено в усьому профілі зрошуваного ґрунту: у шарі 0-25 см - на 2,04 %, 25-50 см - на 0,96, 50-75 см - на 1,3, 75-100 см - на 0,9, 100-125 см - на 2,17, у шарі 125-150 см - на 0,72 %. Аналогічні зміни відзначено й у незрошуваному ґрунті. пояснюється це тим, що при постійному припливі кремнезему окисли алюмінію піддаються каолінізації, а потім ілітизації і монтмориллонітизації і практично не мігрують. За Ковдою [193] захоплення кремнію окислами заліза, алюмінію, марганцю супроводжу-ється неосинтезом каолініту, гідрослюд, а при присутності іонів магнію - монт-морилоніту або змішаношарових мінералів.

При надлишковому зрошенні і перезволоженні ґрунтів залізо і марганець переходять у рухомі хелатні сполуки з фульвокислотами і мігрують униз по ґрунтовому профілю, що веде до злитизації. Розширення молекулярного відно-шення Al2O3/Fe2O3 c 2,62-3,33 у темно-каштанових ґрунтах до початку зрошен-ня до 3,87-4,20 після 27 років зрошення підтверджує наявність цього процесу і свідчить про проявлення глейового процесу, зв'язаного з перезволоженням [157].

151

Варто підкреслити, що розвиток подібних процесів у темно-каштановому ґрунті генічеської зрошувальної системи після 10 років зрошення дніпровською водою автором розглянуто в раніше опублікованій роботі [252]. Фактично всі негативні процеси сучасного ґрунтоутворення повторюються, але масштаби їх-нього розвитку зі збільшенням терміну зрошення збільшуються.

Зменшення значень молекулярного відношення SiО2/R2O3 у профілі зро-шуваних ґрунтів до 7,94-5,93 у порівнянні з 8,28-5,63 до початку зрошення, та-кож підтверджує вплив елювіально-глейового процесу на розвиток і формуван-ня темно-каштанового ґрунту в сучасних умовах [193].

Значне молекулярне відношення SiО2/Al2O3 (11,4-7,3) у профілі ґрунтів дослідної ділянки свідчить про силікатний характер ґрунтоутворення.

Таким чином, аналіз валового вмісту оксидів, свідчить, що для темно-каштанового ґрунту в даний час характерні процеси фізико-хімічного вилуго-вування одних сполук (CaО, MgО, Na2O, K2O, Fe2O3) і акумуляції інших (SiО2, Al2O3, TiО2, MgО).

4.1.5. Оцінювання змін вмісту мікроелементів у профілі ґрунту

Кількість і склад мікроелементів у ґрунтах визначаються як внутрішніми, так і зовнішніми факторами. До внутрішніх факторів нагромадження і міграції відносяться властивості елементів, їхня реакційна здатність, утворення сполук. Зовнішні фактори - це природні умови: температура, вологість, величина рН, наявність органічних речовин, мінеральні супутники й ін.

Темно-каштанові ґрунти дослідної ділянки до початку зрошення були до-бре забезпечені залізом (удвічі вище для цих ґрунтів України), марганцем, ти-таном, міддю, нікелем. Вміст хрому в орному шарі значно (у 12 разів) переви-щував фонові значення й у 9 разів ГДК. Вище фонових значень у профілі ґрун-тів був і вміст стронцію (додаток В, табл. В.3.9).

При зрошенні і частих змінах окислювально-відновлюльних умов у луж-ному середовищі ґрунтів проявляється інтенсивна міграція сполук хрому, дво-валентного заліза і марганцю. Так, концентрація хрому в орному шарі зменши-лася з 1000 мг/кг ґрунту в 1974 р. до 100 мг/кг - у 2001 р. У більш глибоких ша-рах розходження у вмісті менш значні, а в прошарку 100-125 см зрошуваних ґрунтів відзначено незначне нагромадження хрому.

Вміст мікроелементів заліза в профілі зрошуваного ґрунту зменшився на 15-20 %, марганцю в 3-2 рази. Слід зазначити, що й у незрошуваному ґрунті

152

спостерігаються такі ж процеси (додаток В, табл. В.3.9). Валовий вміст сірки в досліджених ґрунтах до початку зрошення переви-

щував встановлені в Україні ГДК (160 мг/кг ґрунту). Після 27 років зрошення її вміст зріс у всьому профілі на 50-100 мг/кг ґрунту. Аналіз вмісту інших мікроелементів у різних шарах аналізованого ґрунту свід-чить про нагромадження свинцю з 0 до 17-10 мг/кг, гафнію з 5-10 до 9-14,лантану від слідів до 17-28, барію з 325-250 до 451-507, нікелю з 20-45 до 27-60 мг/кг ґрунту.

Вміст таких елементів як стронцій, мідь, фосфор у профілі зрошуваного ґрунту нижчий, ніж був до початку зрошення.

Вміст деяких з елементів перевищує встановлені для ґрунтів України гра-ничнодопустимі рівні: миш'як - 12 мг/кг (ГДК- 2.,0), свинець - 17 мг/кг (ГДК = 12.0 мг/кг), сірка - 400 (160), цинк - 83 (46), хром - 500 мг/кг (100). Необхідно підкреслити, що вміст титану, марганцю, хрому, цинку, заліза, миш'яку в про-філі зрошуваного темно-каштанового ґрунту радгоспу Чаплинский Херсонської обл. перевищує вміст цих елементів у чорноземі південному Інгулецької зро-шувальної системи Миколаївської області [269]. При цьому ґрунти в Миколаїв-ській області більше 40 років зрошуються водою з ріки Інгулець, куди скида-ються забруднені стічні води Кривбасу.

4.2. Дослідити екологічний стан ґрунтового покриву в зоні впливу Криворізького залізорудного басейну

Екологічні проблеми, викликані природними геохімічними аномаліями в гірничорудних районах особливо загострюються при сільськогосподарському і водогосподарському використанні прилеглих територій. В останні двадцять ро-ків відмічено зниження урожайності і погіршення якості складових урожаю сільськогосподарських культур в прилеглих до Кривбасу районах. Наявність цієї, як і проблеми зростання захворювань місцевого населення, привернули увагу науковців.

У 1996-1998 рр. на прилеглих до Кривбасу землях проведено багатофак-торні дослідження з вивчення існуючого стану забруднення ґрунтів та можли-вості боротьби з їх деградацією внесенням різних видів та доз добрив, хімічних меліорантів, способів обробітку ґрунту і на основі цього, підвищення їх проду-ктивності та урожайності сільськогосподарських культур.

153

Задачі досліджень: 1) оцінити накопичення токсикантів у профілі ґрунтів прилеглих територій; 2) оцінити урожайність сільськогосподарських культур, вирощених на удобрених та меліорованих землях; 3) оцінити якість сільського-сподарської продукції вирощеної на забруднених та меліорованих землях.

Природно-кліматичні умови проведення польових досліджень, варіанти й дози внесення добрив та меліорантів, урожайність культур в досліді, накопи-чення токсикантів у продукції рослинництва описані й приведені в додатку Г.

4.2.1. Оцінювання хімічного складу пилових відходів хвостосховища Новокриворізького гірничозбагачувального комбінату

Екологічні проблеми, викликані діяльністю гірничо-збагачувальних ком-бінатів, обумовлені як складом руд і гірських порід які переробляються, так і технологією їх добування і збагачення. Екологічні проблеми повсюдно носять комплексний характер. Це пов’язано з включенням в техногенні міграційні по-токи всіх основних шляхів розповсюдження забруднюючих речовин: повітря-ний (дроблення, збагачення, зберігання відходів), водний (водовідведення, стік з хвостосховищ, технологічні стоки при збагаченні).

Екологічні проблеми, викликані природними геохімічними аномаліями в гірничорудних районах особливо загострюються при сільськогосподарському використанні прилеглих територій. В останні десять років відмічено зниження урожайності і погіршення якості складових урожаю сільськогосподарських ку-льтур в прилеглих до Кривбасу районах. Наявність цієї, як і проблеми зростан-ня захворювань місцевого населення, привернули увагу науковців.

З весни 1996 року в Кривому розі і прилеглих землях Широкінського району Дніпропетровської області нами розпочато дослідження. Основна мета проведення досліджень полягає у вивченні валового хімічного складу пи-лових відходів хвостосховищ шляхом відбору проб пилу безпосередньо з нано-сів Ново-Криворізького ГЗК, які проаналізовано на вміст макро- і мікроелемен-тів для виявлення найбільш токсичних і небезпечних [16, 17].

Залізорудні родовища за відносним рівнем концентрації в рудах елемен-тів домішок не так часто проявляють особливо контрастні геохімічні аномалії. Найбільш значним хімічним елементом в руді, який приносить збиток зовніш-ньому середовищу, є сірка присутність якої (до 10-20 %) при проведенні агло-мерації концентратів призводить до викидання в атмосферу сірчаних сполук [18, 154, 168]. Але великий різновид родовищ заліза обумовлює і велику амплі-туду коливань мікроелементів у їх складі.

154

В рудах родовищ легко збагачуваних магнетитових руд постійно присут-ні Сu, Co, Zn, V, Cr, вміст яких значний. Борато-магнетитові руди вміщують більш широкий ряд хімічних елементів: Fe, B, As, Cr, TR, Co, W, Cu. Хвости збагачення складають 15-52 %, тобто при переробці руд цього типу накопичу-ються значні об’єми і великі кількості хімічних елементів [423].

Після видобутку, переміщення і збагачення руд їх елементний склад зна-чно змінюється, вміст Pb, Zn, Cu в десятки і сотні разів перевищує фонові.

Якість збагачених шламів характеризує їх гранулометричний склад і гід-рофільність, що в значній мірі визначає грудкуватість дисперсних матеріалів. Розмір частинок шламів від 0,01 до 1,0-2,0 мм. Біля 60-65 % пилуватих шламів аглофабрик має розмір більше 0,3 мм. В доменних шламах міститься до 1,7-5,8 % цинку, а ряді випадків досягає 20 %. Виконаний нами у 1997 р. силікатний аналіз пилуватих і піщаних відходів хвостосховища Новокриворізького ГЗК свідчить про значну відмінність у вало-вому вмісті оксидів. Так, середній вміст оксидів кремнію у пилуватих відходах значно менший ніж у піщаних і становить 37,74 % проти 58,87-61,37%, а на-трію навпаки вищий у пилуватих - 27,06% проти 0,03-0,04 % - у піщаних (табл. 4.2.1). Пилувата фракція відходів містить нижчий вміст закисного заліза, оксидів алюмінію, кальцію і значно вищий вміст оксиду титану 0,74% проти 0,04 % у піщаній фракції.

Таблиця 4.2.1. Валовий хімічний склад пилувато-піщаних відходів Новокриворізького ГЗК

Компонент Вміст у % пил (< 0,05 мм) пісок (0,05-1,8 мм)

SiO2 37,74 58,87-61,37 Fe2O3 23,77 28,19-31,27 Al2O3 0,94 1,23-1,37 TiO2 0,74 0,04 MnO 0,08 0,1-0,11 MgO 2,37 2,13-2,34 CaO 0,91 1,32-1,38 Na20 27,06 0,03-0,04 K2O 0,14 0,11-0,18 P2O5 0,09 0,06-0,07

S 0,07 0,09-0,13 Cl 0,16 0,01

H2O 0,27 0,03-0,05 Втрати при обробці 5,97 4,08-4,55

Вивчення валового вмісту хімічних елементів у різних фракціях відходів хвостосховища Новокриворізького гірничо-збагачувального комбінату свід-

155

чить, про значну концентрацію важких металів: міді, цинку, хрому, барію, стронцію, свинцю. Вміст міді у фракції пилу відходів переважає її фоновий вміст у ґрунтах у 3,9 рази, цинку - 3,44, хрому - 3,14, барію -1,72, свинцю -1,14 рази. Вміст деяких з цих елементів у фракції піску також вищий за фонові зна-чення в ґрунтах для: міді у 4,98, цинку -5,34, стронцію -1,57 рази. Вміст інших елементів марганцю, сірки, миш¢яку, фосфору близький до фонових значень для ґрунтів (табл. 4.2.2) [423].

Таблиця 4.2.2. Концентрація хімічних елементів у різних фракціях відходів хвостосховища

Новокриворізького ГЗК, мг/кг

Елемент Пил, < 0,05 мм

Фоновий вміст для

ґрунтів [3]

Пісок, 1,8-0,05

мм Елемент

Пил, < 0,05

мм

Фоновий вміст для

ґрунтів [3]

Пісок, 1,8-0,05

мм Si 176400 275300 Cu 113 28,9 144 Ti 200 4080 240 Zn 213 62 331 Al 5000 6500 Ga 3 6 Fe 166300 218700 As 4 5,9 1 Mn 700 885 770 Br 10 8 Ca 6500 9400 Rb 7 77 Na 200700 300 Sr 200 260,4 410 Mg 14300 14100 V 20 40 6 K 1200 900 Ag <0,001 0,5 <0,001 P 400 700 260 Nb < 5 < 5 S 700 720 900 Pb 15 13,2 15 Cl 1600 100 Ba 86 50 69 Cr 900 286 2 La 21 10 Ni 30 72,1 7,5 Се 24 10 Zr 24 299 46 Nd 17 9 Cd <0,002 0,5 <0,002 Hd <0,003 0,01 <0,003 Sn <0,002 3,2 <0,002 J <0,002 4,0 <0,002

Розміщення мікроелементів за валовим вмістом від більшого до меншого у пилових відходах має наступну схему: Cr >Mn >S >P >Zn >Ti >Sr >Cu >Ba >Ni >Zr >La >Y >Nd > Pb >Br >Rb >As >Ga. Для піщаної фракції ця схема набуває іншого вигляду: S >Mn >Sr >Zn >P >Ti >Cu >Rb >Ba >Zr >Pb >La >Ce >Nd >Br >Ni >Ga >Y.

Не менш шкідливими для навколишніх ґрунтів є присутні у пилових від-ходах натрій і магній, вміст яких сягає 20,7 і 1,43 %. Слід відмітити, що вміст натрію в пилуватих фракціях вищий ніж у піщаних у 670 разів. Пилувата фра-кція містить вищі порівняно з піщаною, концентрації таких елементів забруд-

156

нювачів, як хлор, нікель, барій, лантан, селен та інші (табл. 4.2.2). Всі вони мо-жуть переноситись з вітром і забруднювати навколишнє середовище.

Вивчення розчинності пилуватих відходів за аналізом водної витяжки свідчить про значну їх засоленість, яка складає 0,522 %, а для піщаних - лише 0,035 %.

Слід зазначити, що пилові відходи мають хлоридний тип засолення і за цим показником відносяться до сильно засолених. За катіонним складом тип за-солення - натрієвий (табл. 4.2.3). Реакція водного середовища слабо лужна.

Таблиця 4.2.3. Склад водної витяжки різних фракцій відходів

Фракція Залишок, %

рН Вміст мг-екв. на 100 г ґрунту

сухий мінер. СО3 НСО3 Сl SО4 Са Мg Nа К Пил 0,522 0,387 7,6 0 0,26 7,36 0,875 1,20 1,45 5,65 0,24

Пісок 0,035 0,024 7,2 0 0,26 0,06 0,042 0,20 0,15 0,043 0,027

Подальше вивчення фізико-хімічних властивостей пилових відходів, осо-бливо вмісту увібраних основ свідчить про перевагу у їх складі увібраного на-трію і магнію. Вміст натрію сягає 36,5 % від суми основ, а магнію - 31,7 % . За хімічним складом пилуваті відходи відповідають натрієво-магнієвим солонцям ( табл. 4.2.4). У піщаній фракції цих відходів уміст увібраного натрію не пере-вищує 0,12 мг-екв/100 г.

Таблиця 4.2.4. Фізико-хімічні властивості різних фракцій відходів

Фрак- ція

% Рухомі, мг/100 г Увібрані, мг-екв. на 100 г

органіка N, заг. NO2 NO3 NH4 P2O5 K2O Ca Mg Na рН Пил 1,89 0,0017 0,0288 1,36 2,1 сліди 34,25 5,0 5,0 5,74 7,2

Пісок 0,67 0,0017 0,0045 3,6 0,9 4,75 8,75 5,0 5,0 0,114 6,9

Відходи виробництва як пилуватої, так і піщаної фракцій містять невели-ку концентрацію органічних речовин (1,89 і 0,67 % відповідно), загального азоту по 0,0017 % та рухомих сполук азоту, фосфору, калію (табл. 4.2.4). Отже хімічний склад пилових відходів хвостосховищ гірничорудного ви-робництва поблизу м Кривий Ріг спроможний забруднювати ґрунти важкими металами, засолювати і осолонцьовувати їх, підвищувати лужність.

157

4.2.2. Оцінювання змін фізико-хімічних показників ґрунтового профілю

Для досягнення мети досліджень було відібрано зразки ґрунтів при про-фільному і просторовому обстеженні прилеглих сільськогосподарських угідь у радгоспах “Вільне”, “Калинівський”, “40-років Жовтня”, “Привітний” Широ-ківського району Дніпропетровської області на різноманітній відстані (2-6-7 км) у південному напрямку від джерела забруднення, а також відібрано зразки ґрунтів у північно-західному напрямку на різноманітній відстані від джерела забруднення у верхньому 0-5 см прошарку необроблюваних земель (визначені розчинні форми важких металів).

Ґрунтовий покрив - чорнозем південний малогумусний, важко суглинко-вий на лесовому суглинку. Проби ґрунтів на дослідній ділянці відбирали на по-чатку і кінці вегетаційного періоду в 5-кратній повторності. Інтервали відбору зразків ґрунтів - кожні 20 см до 1 м і кожні 25 см - глибше на аналіз водної ви-тяжки, фізико-хімічних властивостей, вмісту важких металів і силікатний ана-ліз. Просторове дослідження хімічного складу ґрунтового покрову прилеглих територій виконано в 1998 році за 25 розрізами (1 розріз приблизно на 100 га земель) по аналогічній методиці [147]. Значна частина земель входить до складу Криворізької зрошувальної си-стеми і зрошується з 1967 року. Джерело зрошення вдх. Південне, куди пода-ється вода ріки Дніпро з каналу Дніпро-Кривий Ріг. У водоймище надходять і скидні шахтні води Кривбасу, що позначається на погіршенні якості і забруд-ненні поливної води важкими металами. Рівень ґрунтової води на незрошуваних землях 3-5 м, на зрошуваних - 1,8-2,8 м із мінералізацією до 2-6 г/дм3, різного хімічного складу від гідрокарбона-тного кальцієвого до сульфатного магнієвого.

Відповідно до результатів аналізу проб незрошуваних ґрунтів, відібраних у 1996 році, загальна кількість гумусу в прошарку 0-20 см складало 3,5-5,2 %, 20-40 см - 3,0-4,5%, 40-60 см - 2,2-3,9%, 60-80 см - 1,2-2,0% (додаток Г, табл. Г.9.1). У верхньому прошарку материнської породи на глибині 80-100 см кіль-кість гумусу знижується до 0,22-0,30 %. У зрошуваних 30 років ґрунтах спостерігали перерозподіл вмісту гумусу в порівнянні з незрошуваними: у верхньому прошарку 0-40 см - зменшення на 0,32-0,16 %, а в прошарку 60-100 см - збільшення на 0,34-085 %, що найвірогід-ніше є наслідком вилуговування кальцію і міграції у профілі ґрунтів гумусових речовин, не закріплених мінеральною частиною (табл. 4.2.5). Крім того, на зрошуваних землях коренева система рослин досягає більш глибоких шарів, ніж на незрошуваних, що також є додатковим джерелом органічної речовини

158

при гумусоутворенні. Кількість мінерального азоту і рухомого фосфору в ґрунтах незначна, а рухомого калію - висока. Загальна кількість карбонатів у орному шарі 0,1-0,2 %. З глибиною вміст їх збільшується з 0,42 % у підорному шарі ґрунтів до 4,0 % у прошарку 60-80 см і 8,6% у материнській породі на глибині 80-100 см (додаток Г, табл. Г.9.1). В умовах зрошення вміст СаСО3 зменшується в усьому метровому профі-лі й у прошарку 80-100 см складає лише 1,03 % проти 8,6 % - у незрошуваних.

Ґрунтовий поглинальний комплекс насичений, в основному обмінним ка-льцієм. Кількість його дорівнює 80,4, 71,1 % від суми обмінних основ в орному і підорному прошарках незрошуваних ґрунтів, знижуючись до 56-58 % у про-шарку 40-80 см. Вміст обмінного магнію відповідно дорівнює 19,0-28,6% і 39,3-42,7% від загальної суми обмінних основ, а обмінного натрію - відповідно 0,17-0,53 % і 0,72-2,40 %. Сума обмінних основ незрошуваних ґрунтів у прошарку 0-10 см дорівнює 35,8 мг-екв/100 г ґрунту; у прошарку 10-20 см - 34,9; 20-40 см - 35,7; 40-60 см - 26,2; 60-80 см - 23,4 мг-екв на 100 г ґрунту. У верхньому прошарку материнсь-кої породи (80-100 см) сума обмінних основ знижується до 18,8 мг-екв на 100 г ґрунту (додаток Г, табл. Г.9.1).

В умовах зрошення сума обмінних основ у прошарку 20-100 см збільши-лася на 4,0-11 мг-екв/100 г ґрунту в порівнянні з незрошуваними, але при цьому вміст обмінного кальцію зменшився на 2,6-13,3 %, а вміст обмінних магнію і натрію зріс відповідно на 1,8-113 і 1,11-7,24 % (табл. Г.9.1). Ґрунти в цьому прошарку характеризуються як слабо-сильно осолонцьовані за магнієм, а в прошарку 60-100 см - слабо-середньо осолонцьовані за натрієм.

4.2.3. Оцінювання змін засоленості ґрунтового покриву

Метровий прошарок незрошуваного ґрунту і материнської породи не за-солений. Кількість водорозчинних солей у прошарку 0-100 см знаходиться в межах 0,07-0,12 %. Слід зазначити, що у верхньому 0-10 см прошарку ґрунту зафіксовано значний вміст водорозчинного натрію, концентрація якого пере-вищує вміст кальцію і магнію разом узятих. Тип засолення ґрунту - сульфатний натрієвий із слаболужною реакцією ґрунтового розчину, рН водної витяжки в прошарку ґрунту 0-80 см - 7,5-7,7, а в материнській породі (80-100 см) підвищується до 8,4 (додаток Г, табл. Г.9.2).

Вміст солей у профілі зрошуваних ґрунтів відрізняється. Так, у прошарку

159

0-40 см відбулося вимивання солей за рахунок сульфатів і натрію, а в більш глибоких прошарках - накопичення сульфатів, кальцію, магнію, натрію за ра-хунок підтягування солей із рівня ґрунтових вод. Цьому сприяла і та обставина, що з 1995 року на зрошувальній системі скорочена кількість поливів до 3-4 за вегетацію на посівах багаторічних трав, а водний режим ґрунтів змінився з гід-роморфного промивного на гідроморфний випарний.

Щільність ґрунту в орному і підорному прошарку - 1,2-1,3 г/см3, шпарис-тість - 52-55%, вологість засихання - 10-12%, найменша вологоємкість - 26-29%. Кількість ґрунтових агрегатів від 0,25 до 10 мм - 45-75 %, а менше 0,25 (водостійких) - 45-56 % [247].

4.2.4. Оцінювання змін валового хімічного складу ґрунтів і вмісту мікроелементів

Розподіл валового вмісту хімічних елементів у профілі ґрунтів, зростання

переваги одних над іншими, дає можливість установити інтенсивність приско-рення процесів біогенної акумуляції і фізико-хімічного вилуговування.

У профілі як зрошуваних 30 років, так і незрошуваних земель переважав оксид кремнію, при цьому в незрошуваних ґрунтах його вміст на 4,74-11,86 % вищий, ніж у профілі зрошуваних. У всьому профілі зрошуваних ґрунтів у по-рівнянні з незрошуваними відзначено акумуляцію оксидів кальцію, магнію, за-ліза, калію, глинозему. Збільшення валового вмісту глинозему на 2,81-0,79 % підтверджує наявність процесу оглеєння в профілі перезволожених зрошуваних ґрунтів (додаток Г, табл.Г.9.3).

На південь від Новокриворізького гірничо-збагачувального комбінату ґрунтовий покров прилеглих територій (незалежно від господарської діяльнос-ті) характеризуються підвищеним вмістом титану, заліза, міді, цинку, ванадію, свинцю (додаток Г, табл. Г.9.4).

У таблиці приведено дані досліджень за 25 ґрунтовими розтинами у рад-госпах “Вільне”, “Калинівський, “40-років Жовтня”, “Привітний” Широківсь-кого району Дніпропетровської обл. Відстань між ґрунтовими розтинами - від 15-100 м до 3000 м, а від джерела забруднення 2,5-7 км. Розтини розміщені як на зрошуваних, так і на незрошуваних землях. Так, валовий вміст загального заліза (Fe) у верхньому 0-20 см прошарку складає 2,72-3,35 % або 27200-33500 мг/кг, дещо знижуючись із глибиною ґрунтового профілю. При цьому фоновий вміст заліза у чорноземах звичайних України складає 21820 мг/кг. Збільшення

160

вмісту заліза в порівнянні з фоновим складає 5380-11680 мг/кг ґрунту. Аналогі-чні дані отримані для сірки, (збільшення вмісту у порівнянні з фоновими зна-чення на 88-1063 %) міді (до 210 %), цинку (до 285 %), свинцю (70-820 %), ми-ш'яку (352-882 %), нікелю (до 174 %), цирконію (до 191 %). Крім того, необхід-но враховувати не тільки накопичення у верхньому метровому шарі, але і міг-рацію в більш глибокі прошарки.

Вміст титану в профілі ґрунтів із глибиною збільшується і складає 0,36-0,88 %, або 3600-8800 мг/кг, сірки - також підвищується з глибиною з 100 мг/кг ґрунту в орному прошарку до 2900 мг/кг ґрунту на глибині 1,5 м. Накопичення хрому в ґрунтах дослідної ділянки досягає 400 мг/кг ґрунту, марганцю - 800, цирконію - 571, барію - 531, стронцію - 310, цинку - 177, свинцю - 82, міді - 59, нікелю - 54 мг/кг ґрунту (додаток Г, табл. Г.9.4).

Вміст деяких важких металів значно змінюється у профілі ґрунтів. Так, мідь, цинк, марганець, свинець, хром, ніобій, залізо, цирконій мають більш ви-сокі концентрації у верхньому 0-40, іноді 0-60 см шарі в порівнянні з більш глибокими, а вміст сірки, титана, стронцію, алюмінію - підвищується з глиби-ною. Вміст інших елементів, у тому числі і важких металів, істотного коливан-ня у профілі ґрунтів не має (додаток Г, табл. Г.9.4). Тривале зрошення чорноземів звичайних водою, забрудненою скидними водами гірничорудного виробництва Криворіжжя, відбилося на накопиченні деяких із мікроелементів у профілі ґрунтів. Мікроелементи, як і всі розчинні з'єднання, легко мігрують із водою у вигляді високодисперсних механічних су-спензій і помітно накопичуються в гідроморфних ґрунтах при транспірації ґру-нтових вод з близьким до поверхні рівнем. Поглинання важких металів ґрунта-ми у значній мірі залежить від реакції середовища та від складу аніонів у роз-чині. При хлоридному засоленні ґрунтового розчину поглинання металів відбу-вається інтенсивніше.

Порівняння результатів вмісту мікроелементів у різних прошарках зро-шуваних і незрошуваних ґрунтів, відібраних на відстані 100 м, свідчить про те, що в профілі зрошуваних ґрунтів більш високі концентрації хрому, нікелю, стронцію, барію, сірки. Так у верхньому 0-20 см прошарку зрошуваного ґрунту вміст хрому складає 300, нікелю - 40, барію - 516 мг/кг, а в незрошуваних - 77, 25, 416 мг/кг відповідно (додаток Г, табл. Г.9.4).

Зважаючи на те, що в зрошуваних ґрунтах раніше відзначали акумуляцію оксидів кальцію в порівнянні з незрошуваними - це сприяло осадженню хрому з розчину. Більш високий вміст нікелю в зрошуваних ґрунтах можна пояснити більш високим вмістом гідрооксидів заліза і марганцю, якими він сорбується.

161

За Ковдою [193], акумулятивні гіпсоносні і засолені ґрунти сприяють накопи-ченню рухливих мікроелементів (Ва, Sr, Cu, B, I, Li, Cs, Rb), що і спостерігаємо в нижніх шарах (60-100 см) зрошуваних ґрунтів. Поряд із цим, відзначено і те, що в профілі незрошуваних ґрунтів більш високий вміст міді, цинку, цирконію, ніобію. Визначені під час досліджень значення вмісту мікроелементів у ґрунтах дослідної ділянки важливо порівняти з фоновими значеннями для чорноземів і на цій основі судити про ступінь їхнього забруднення [377, 422, 423].

Порівняння вмісту мікроелементів у профілі ґрунтів, із фоновими для чо-рноземів України, свідчить про забруднення досліджуваних ґрунтів вище фоно-вого значення в 6,2 рази за свинцем, 2,9 рази - за сіркою, 2,85 рази - за цинком, 2,54 рази - за миш'яком, 2 рази - за міддю, 1,62 рази - за цирконієм, 1,4 рази - за хромом, 1,21-1,54 рази - за залізом і т.д..

Вміст забруднювачів у верхньому прошарку ґрунтів поблизу Криворіжжя перевищує і кларк у земній корі за миш’яком в 8,8 рази, за барієм - 7,9, за свин-цем - 5,1, за хромом - 4,8, за сіркою - 4,4, за цирконієм - 2,7, за цинком - 2,1 рази [422, 423, 469]. Техногенні геохімічні перетворення в Криворіжжі обумовлюють не рів-номірне на площі забруднення ґрунтів важкими металами, унаслідок ряду при-чин. Головними з них є: наявність, напрямок і швидкість поривів вітру. Аналіз вмісту рухомих форм мікроелементів у верхньому 0-5 см прошар-ку необроблюваних ґрунтів на різноманітній відстані від металургійного ком-бінату за обраним в північно-західному напрямку профілю (переважаючий на-прямок вітрів) свідчить, що їхня концентрація змінюється значно. Так, вміст свинцю на відстані 0,3 км від металургійного комбінату складає 600 мг/кг, цин-ку - 5000, кадмію - 32, міді - 958, а на відстані 7 км від джерела забруднення зменшується відповідно до 192, 292, 3,6, 105 мг/кг (табл. 4.2.8). Високі концен-трації Pb, Zn, Cd, Cu відзначені в зоні 1-7 км від джерела забруднення, переви-щують їхнє накопичення на відстані 11 км від металургійного комбінату відпо-відно зазначеним елементам у 7,5-3 рази, 38,5-2,2, 16-1,8, 17,4-2 рази (додаток Г, табл. Г.9.5).

Високий рівень вмісту в ґрунті рухомих форм важких металів, підвищена їхня розчинність і засвоюваність рослинами можуть сприяти накопиченню ток-сикантів у сільськогосподарській продукції. Нормування вмісту металів у ґрун-тах передбачає встановлення граничнодопустимих значень (ГДК) у таких кіль-костях, при яких тривала дія на ґрунти і рослини, що вирощуються не виклика-ло б будь-яких патологічних змін або аномалій у ході біологічних процесів, і не

162

призвела б до накопичення токсичних елементів у сільськогосподарських куль-турах, організмах тварин і людини при їхньому вжитку. Фітотоксичним раху-ється такий вміст металу у ґрунті, що знижує продуктивність рослин на 10 % порівняно з чистим контролем [17]. Відібрані зразки сіна багаторічних трав, одночасно й у тому ж місці, де і зразки ґрунтів, на зрошуваній і незрошуваній ділянках радгоспу “Вільний” сві-дчать про те, що в умовах зрошення рослини більше накопичують ті макроеле-менти, акумуляція яких була відзначена в цих ґрунтах вище: магній (1170 проти 830 мг/кг), натрій (850 проти 550 мг/кг), кальцій (2720 проти 1320 мг/кг), калій (26641 проти 15870 мг/кг), фосфор (2860 проти 1870 мг/кг). Слід зазначити і те, що в сіні зі зрошуваних земель вміст кремнію в 2,5 рази нижчий, ніж на незро-шуваній ділянці (21810 і 8080 мг/кг, тобто спостерігається зв'язок з вмістом у ґрунті (додаток Г, табл. Г.9.6). Поряд із цим, сіно зі зрошуваних земель містить більш високі, концент-рації мікроелементів титану (50 і 10 мг/кг), алюмінію (710 і 270), марганцю (70 і 50), стронцію (38 і 21), цирконію (1,8 і 1,1), брому (19 і 16), барію (20,6 і 19,5мг/кг) і менші в порівнянні з незрошуваними - міді, цинку, сірки.

ГДК важких металів у ґрунті за валовим вмістом в Україні складають: для миш'яку - до 2 мг/кг; ртуті - до 2,1; свинцю - 12-30; сірки - до 160; ванадію - до 150; марганцю - до 1500; хрому - до 100; міді - до 55; нікелю - до 85 мг/кг ґрун-ту. Так, за вмістом рухомих форм міді, свинцю зона довжиною у 31 км у півні-чно-західному напрямку відноситься до дуже сильно забрудненої, за вмістом цинку - зона протяжністю 11-15 км Результати наших досліджень частково під-тверджуються й іншими дослідженнями [70, 81, 96, 192, 225, 377]. Вміст важких металів у профілі ґрунтів дослідної ділянки (розташованої на захід від джерела забруднення) має концентрації, які перевищують ГДК, по міді, цинку, свинцю, стронцію, миш'яку, сірці (табл.4.2.10). Так, концентрації миш’яку в профілі ґрунтів досягають рівня дуже сильно забруднених. За вміс-том сірки, свинцю, хрому - ґрунти відносяться до сильно забруднених, а міді - середньо забруднених. Таким чином, вміст важких металів у вторинно забруднених ґрунтах, що прилягають до Криворізького залізорудного басейну, залежить від їх широтно-го і меридіанного розташування щодо джерела забруднення, і за прийнятими в Україні критеріями у 30 км зоні, змінюється від дуже сильно забруднених до середньо і слабо забруднених і потребують комплексу меліоративних заходів щодо поліпшення екологічного стану.

163

4.3. Дослідження екологічного стану ґрунтів та ефективності роботи штучного дренажу при зрошенні чорноземів звичайних Вище-Тарасівського масиву Дніпропетровської області

Умови проведення тривалих польових дослідів з оцінювання екологіч-

ного стану ґрунтів Вище-Тарасівського зрошуваного масиву й ефективності дії дренажу в різних геоморфологічних і гідрогеологічних умовах господарств «Україна», «Жовтень», ім. Леніна приведено в додатку Д. Викладено питання: подано короткий опис зрошувальної системи, поливні й зрошувальні норми, поливна техніка, дренажні системи й колектори, природно-кліматичні умови (розташування ділянок, рельєф, абсолютні відмітки території на різних стаціо-нарах), клімат, геологічні й геоморфологічні умови, глибина залягання рівня ґрунтової води і її мінералізація, засолення (сольові профілі у часі), осолонцю-вання ґрунтів, якість поливної води, модулі й об’єми дренажного стоку, кілько-сті винесених солей й інші питання. Наведено результати й екологічні зміни в стані ґрунтів протягом тривалих більше 25 років досліджень.

4.3.1. Оцінювання змін деяких водно-фізичних показників ґрунтів

Відзначено зміни в механічному складі зрошуваних ґрунтів. Так у всьому 1,5 м шарі збільшився вміст фізичної глини: в орному шарі з 33,68 до 37,1 %; у підорному - з 31,8 до 33,9 %. Найбільш значне збільшення фізичної глини спос-терігали в шарах 80-100 і 100-120 см - на 5,6 і 6,7 %, тобто в шарах, що інтенси-вно промочували кожним поливом, і, де відбувалися інтенсивні процеси фізич-ного, хімічного і біологічного вивітрювання. Вміст фізичної глини збільшува-лося, в основному, за рахунок збільшення вмісту мулистих часток і дрібного пилу при зменшенні вмісту середнього пилу (додаток Д, табл. Д.2.1).

Розподіл глинистої та мулистої фракцій у профілі ґрунтів рівномірний. Ґрунти характеризуються високою вологістю, задовільною аерацією і значною водопроникністю.

Аналіз основних фізичних властивостей темно-каштанового ґрунту до початку зрошення і після 13 та 23 років зрошення, виконаних за методикою [60, 183], свідчить про збільшення щільності ґрунту, щільності твердої фази ґрунту і зниженні її пористості. Так, щільність ґрунту орного шару в ксп. ім. Леніна збі-льшилася на 0,14, підорного - на 0,09 г/см3. У більш глибоких шарах (40-150 см) щільність ґрунту збільшилася на 0,06-0,08 г/см3 (рис. 4.3.1). Динаміку зміни щільності ґрунту в ксп. «Україна» приведено в додатку Д, рис. Д.2.1.

164

-200

-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

01,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7

Щільність грунту, г/см3

Глиб

ина

проф

ілю

, см

1975

1987

1998

Рис. 4.3.1. Зміна щільності зрошуваного ґрунту у часі, КСП ім. Леніна

Щільність твердої фази ґрунту також незначно збільшилася на 0,01-0,02 г/см3 у всьому 2-метровому профілі (додаток Д, рис. Д.2.2, табл. Д.2.2, Д.2.3).

Між щільністю і пористістю існує зворотна залежність: чим щільніший ґрунт, тим менша його пористість. Агрофізична оцінка пористості орного шару ґрунту за Ачинським [220], свідчить про зниження показників до задовільних для орного шару. Так, в орному шарі пористість зменшилася з 50,3 % у 1975 р. до 45,4 % у 1998 р.; у підорному - з 51,8 до 46,7 % відповідно (табл. 4.3.2).

-200-180-160-140-120-100-80-60-40-20

038,0 40,0 42,0 44,0 46,0 48,0 50,0 52,0 54,0

Пористість грунту, %

Глиб

ина

проф

ілю

, см

1975

1987

1998

Рис. 4.3.2. Зниження пористості профілю ґрунту в процесі зрошення,

КСП ім. Леніна, стаціонар №7

Аналогічні зміни щільності й пористості ґрунту відмічено і в інших гос-подарствах – КСП «Україна» (додаток Д, рис. Д.2.2-Д.2,3)

З пористістю ґрунту зв'язані такі властивості ґрунту, як водопроникність, вологоємність, повітропроникність, аерація. Чорноземи звичайні Тарасівської зрошувальної системи характеризуються високою вологоємністю, задовільною порозністю й аерацією та значною водопроникністю (додаток Д, табл. Д.2.3)

165

Практично у всьому 2-метровому профілі чорнозему звичайного під впливом зрошення зменшилася найменша вагова вологоємність на 2,2-0,3 %. При цьому значно зменшився коефіцієнт фільтрації, особливо у верхньому - 40 см шарі (додаток Д, табл.Д.2.4).

4.3.2. Оцінювання впливу зрошення на зміну засолення профілю ґрунту

Реакція сольової витяжки слабо кисла, близька до нейтральної рН -5,8-

7,1, реакція водної витяжки в гумусовому горизонті – нейтральна, нижче – сла-бо лужна. Вміст водорозчинних солей в шарі 0-200 см знаходиться нижче поро-гу токсичності, тобто ґрунти незасолені. Мінеральний залишок до початку зро-шення складав 0,021-0,076 %.

До початку зрошення на усіх дослідних ділянках (стаціонарах) окрім №5 у КСП «Жовтень» загальний уміст солей у верхньому метровому шарі не пере-вищував 0,1 % і ґрунти при хлоридно-сульфатному (в деяких окремих горизон-тах – сульфатно-хлоридному, стаціонар №7) класифікувалися як незасолені (додаток Д, табл. Д.3.1).

У шарі 100-200 см ґрунти усіх стаціонарів окрім №5 також незасолені. Тип хімізму – хлоридно-сульфатний, сульфатно-хлоридний, рідше сульфатний.

Профіль ґрунту стаціонару №5 КСП «Жовтень» до початку зрошення був найбільш засоленим серед інших дослідних ділянок. За класифікацією [46] в шарі 0-50 см вони віднесені до незасолених, в шарі 50-75 – слабо засолені, в шарі 75-125 – середньо засолені, нижче (125-250 см) – слабо засолені з відпо-відним типом засолення: хлоридно-сульфатний (0-50 см), сульфатно-хлоридний (50-125 см), хлоридно-сульфатний (125-250 см). З глибини 250 до 450 см ґрунти незасолені, тип засолення сульфатний.

При цьому, загальні запаси солей у верхньому метровому шарі стаціона-рів змінювалися від 4,919 (КСП ім. Леніна, № 8) до 12,945 (КСП «Жовтень», №5) т/га (додаток Д, табл. Д.3.2). У шарі 100-200 см уміст водорозчинних со-лей був значно вищим, ніж у верхньому метровому й змінювався від 8,192 до 34,959 т/га (додаток Д, табл. Д.3.2).

На початок зрошення найменш засоленими були ґрунти стаціонару № 7, найбільш засоленими – стаціонару № 4 (додаток Д, табл. Д.3.1, Д.3.2).

Уміст головних іонів у водній витяжці профілю ґрунтів стаціонарів до початку зрошення й протягом тривалого спостереження наведено в приведених численних сольових епюрах в додатку Д, рис. Д.3.1- Д.3.14).

За 23 роки зрошення у чорноземах звичайних при глибокому заляганні

166

рівня ґрунтової води спостерігаються зміни у вмісті водорозчинних солей за аналізом водної витяжки. Так, в шарі ґрунту 0-60 см відмічено зростання як за-гального вмісту солей так і токсичних. Ці зміни перевищують найменшу суттє-ву різницю на 5 % рівні значимості. В більш глибокому шарі ґрунту 0-120 см спостерігається також незначне зростання вмісту солей з 0,070 до 0,080 % за рахунок гідрокарбонатів, кальцію і сульфатів (додаток Д, табл. Д.3.3, Д.3.4).

У профілі зрошуваних ґрунтів спостерігається незначне зниження вели-чини водневого показника рН. Але ґрунти, як і до зрошення мають лужну реак-цію водного середовища.

Загалом за весь період спостережень найвищу концентрацію солей у ґру-нтах Вище-Тарасівської зрошувальної системи фіксували восени 1988 р. (дода-ток Д, табл. Д.3.5). Це пов’язано з тим, що на поверхню ґрунту було внесено кальцієві солі у вигляді гіпсу (4-6 т/га а окремих ділянках і більше) для знижен-ня ступеню натрієвого й магнієвого осолонцювання. Після проведення цього меліоративного заходу запаси легкорозчинних солей у профілі верхнього мет-рового шару ґрунтів у КСП «Україна» зросли до 37,164 т/га на стаціонарі № 1 і до 106,777 т/га - № 2 , що відповідно складає 4,29 та 12,65 рази у порівнянні з періодом до початку зрошення (додаток Д, табл. Д.3.2 та Д.3.6). Тип засолення був сульфатним натрієво-кальцієвим. Серед солей значно переважали нетокси-чні сульфати кальцію.

У шарі ґрунту 100-200 см запаси солей за період зрошення з 1976 по 1988 рр. зросла відповідно на стаціонарі № 1 з 16,93 т/га до 27,134, тобто в 1,6 рази, а на стаціонарі № 2 – з 13,848 до 43,954 т/га або в 3,17 рази.

За період з 1976 по 1988 рр. на поля ксп. «Україна» було подано по 29290 м3 води і разом з поливною водою 12857 кг/га солей. З 1975 по 2008 рр. на 1 га ґрунтів зрошувальної системи було подано в середньому 66790 м3 води. Разом з поливною водою внесено на 1 га площі в середньому 29321,394 кг солей (дода-ток Д, табл. Д.3.7). В зазначеній вище таблиці наведено динаміку внесення кі-лькості води й солей головних іонів і інших інгредієнтів поливної води.

Динаміку зміни запасів солей на стаціонарі № 2 в ксп. «Україна» приве-дено в додатку Д, табл. Д.3.8. Загалом після 33 рків зрошення загальні запаси солей у профілі грунту стаціонару № 2 ксп. «Україна» у порівнянні зі станом до початку зрошення зросли: в шарі грунту 0-100 см – в 2,04 рази; в шарі 100-200 см – 1,99, в шарі 200-300 см – 1,09 рази. При цьому найбільше зросли запаси нетоксичних сульфатів – 4,55 рази, кальцію - 1,31 та токсичних натрію – 5,29, магнію – 2,61. Уміст токсичних хлоридів за час зрошення зменшився на 26 % у порівнянні з періодом до початку зрошення.

167

4.3.3. Вплив тривалого зрошення на зміну фізико-хімічних показників Чорнозем звичайний малогумусний середньо суглинковий на зрошуваль-

ній системі має товщину гумусового горизонту 70-80 см, на слабо змитих діля-нках – 53-56 см, а на намитих – 85-95 см. Уміст гумусу у орному шарі важко суглинкових різновидів 3,3-5,2 %, середньо суглинкових - 3-4 %, а слабо зми-тих 2,6-2,8 %. З глибиною вміст гумусу зменшується і в нижній частині профі-лю складає 0,8-1,1 % (додаток Д, рис. Д.4.1, Д.4.2, табл. Д.4.1).

Товщина гумусового горизонту (Н) – 42-45 см, слабо змитого – 22-30 см, намитого чорнозему – 50-55 см. Запаси гумусу у метровому шарі складають 257-311 т/га (додаток Д, табл. Д.4.2, Д.4.3).

Протягом періоду зрошення загальний вміст гумусу у верхньому 0-60 см шарі дещо знижується, а в шарі 60-100 см і глибше зростає, але запаси гумусу у верхньому метровому шарі поступово зростають (додаток Д, табл. Д.4.1-Д.4.3).

У верхньому 0-100 см шарі зрошуваних ґрунтів дещо зріс вміст увібрано-го магнію з 20,74 до 22,95 % та натрію з 0,36 до 0,70 % (додаток Д, табл. Д.4.4). Отже, в умовах глибокого залягання рівня ґрунтової води зміни властивостей зрошуваних ґрунтів намітились, але є незначними.

В умовах дії горизонтального дренажу, тобто при більш високому стоянні ґрунтової води властивості чорнозему звичайного дещо відрізняються від опи-саних вище. Так, вміст водорозчинних солей у профілі верхнього метрового шару не тільки не зростає, як це відмічено вище, а й знижується на 40 % порів-няно із станом до початку зрошення (з 0,099 до 0,059 %, додаток Д, табл. Д.4.1). При цьому вміст токсичних солей вищий ніж в умовах глибокого залягання рі-вня ґрунтової води (0,040 і 0,030 % відповідно).

Спостерігається вимивання гумусу з верхнього 0-40 см шару зрошувано-го ґрунту і зниження його вмісту на 0,2-0,3 % порівняно з богарними умовами, який переноситься й накопичується у більш глибоких шарах 40-120 см. При цьому запаси гумусу у метровому шарі не тільки не знижуються, а й зростають з 280 до 311 т/га (додаток Д, табл. Д.4.2, Д.4.3). У цих же шарах відмічено зни-ження вмісту карбонатів та зниження вмісту увібраного кальцію по всьому профілю зрошуваних ґрунтів за виключенням шару 20-40 см (додаток Д, табл. Д.4.6). Найбільш суттєве зниження вмісту увібраного кальцію відмічено в шарі ґрунту 40-60 см, і перевищує найменшу суттєву різницю на 5 % рівні значимос-ті (1,8 мг-екв/100 г) і становить 2,8 мг-екв/100 г ґрунту.

Скипання від 10 % НСl спостерігається з глибини 68-75 см. Горизонт на-копичення карбонатів знаходиться на глибині 90-130 см.

168

Отже, тривале застосування промивного режиму зрошення, особливо на фоні дренажу, сприяє знезсолюванню ґрунтів, знижує їх стійкість проти руйну-вання, сприяє зменшенню у ґрунтовому вбирному комплексі кількості кальцію, слабкому магнієвому осолонцюванню, погіршенню водно-фізичних властивос-тей, підвищенню дисперсії гумусу, що призводить до його вимивання в нижчі шари ґрунту та материнської породи. Всі ці процеси підтверджують висновки академіків Косовича П.А., Глинки К.Д., Гідройця К.К. про неминуче руйнуван-ня ГПК в умовах промивного режиму зрошення ґрунтів [89].

4.3.4. Оцінювання впливу зрошення на зміни рівня й мінералізації ґрунтової води

В умовах зрошення спостерігається щорічний підйом рівня ґрунтових вод

з швидкістю 0,36 м/рік у зоні впливу магістрального каналу та 0,26 м/рік - на основній зрошуваній території. Підйом рівня грунтових вод спостерігали у перші 5-6 років. Після цього рівні стабілізувались і коливаються в межах 0,3-0,6 м. Загалом рівні залягання ґрунтових вод на зрошуваному масиві дуже різнома-нітні. Від 12,0 м у свердловині № 136 (південь зрошуваного масиву) до 1,00 м у свердловині 190 (у балці на південному заході масиву). На рис. 4.3.3 приведено динаміку зміни рівня ґрунтових вод протягом 1974-1989 рр. для найбільш типо-вих умов на землях діючої зрошувальної системи.

100

200

300400

500

600

700

800

9001000

1100

1200

08.03.1971 02.12.1973 28.08.1976 25.05.1979 18.02.1982 14.11.1984 11.08.1987 07.05.1990Період спостережень, роки

Ріве

нь гр

унто

вої в

оди

, см 49

59626880122136190

Рис. 4.3.3. Динаміка рівнів ґрунтової води у найбільш типових

свердловинах на зрошуваних землях

Аналіз приведеного рисунку свідчить, що майже у всіх свердловинах протягом перших 5 років зрошення відбулося підняття рівня ґрунтових вод на

169

2-3 м. В інших свердловинах (№ 190) з близьким заляганням рівня ґрунтових вод зафіксовано коливання протягом року до 1,5 м і більше.

На рис. 4.3.4 наведено динаміку рівня ґрунтової води на незрошуваних землях та у населених пунктах. На цих територіях за виключенням сверд. № 88 динаміка зниження рівня грунтових вод менша ніж на зрошуваних землях.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

08.03.1971 02.12.1973 28.08.1976 25.05.1979 18.02.1982 14.11.1984 11.08.1987 07.05.1990Період спостережень, роки

Ріве

нь г

рунт

ової

вод

и, с

м 88

163

164

167

187

120

Рис. 4.3.4. Динаміка рівнів ґрунтової води у найбільш типових свердловинах

незрошуваних ґрунтів та населених пунктів

Тривале зрошення призвело до повільного включення в дію дренажно-колекторної мережі, яка була побудована завчасно. Спочатку почали працювати дренуючі колектори, які закладено в понижених елементах рельєфу, а потім і дрени, починаючи від ділянок, що розташовані біля каналів та в понижених елементах рельєфу. В роки з незначною кількістю опадів діють, в основному дренуючі колектори, що розташовані в днищах балок та частково дрени в гир-ловій частині, що підключені до них. В той же час на значних площах система-тичний дренаж не працював, тому що ґрунтові води не досягли рівня глибини закладення дрен.

Загальна мінералізація ґрунтової води в межах зрошуваного масиву має досить значні розбіжності і змінюється від 0,7 до 10 і більше г/дм3. Найвищу мінералізацію, яка протягом 1976-1980 років зростала з 1,8 г/дм3 до 9,8 г/дм3, а потім коливалась в межах 6,2-8,7 г/дм3 відмічено у свердловині 70 (стаціонар № 4), що розташована на вододілі без дренажу (рис. 4.3.5). Високі рівні мінералі-зації (2,9-8,7 г/дм3) ґрунтових вод із значними коливаннями у часі зафіксовано у понижених елементах рельєфу (сверд. 27, 39 (стаціонари № 2, № 3). Значне зниження мінералізації ґрунтових вод відмічено на вододілах із дренажем (сверд. 20 (стаціонар № 1), сверд. 96 (стаціонар № 5) і балках з дренажем які не зрошуються (сверд. 93, стаціонар № 6).

170

1976

1979

1982

1985

1994

Свд.4Свд.3

Свд.2Свд.1

Свд.6Свд.5

Свд.7

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Вм

іст

соле

й, м

г/л

Роки досліджень

Стаціонари Рис. 4.3.5. Динаміка загальної мінералізації грунтових вод різних

стаціонарів на зрошуваних землях

В балках грунтові води виклинюються на поверхню, а на схилахзнаходяться на глибині 0,5-1,5 м. Мінімальні значення мінералізації ґру-нтових вод зафіксовано поблизу магістральних каналів, які перетинають водо-діли (сверд. 126, стаціонар № 7), де мінералізація води за роки досліджень не перевищувала 2,3 г/дм3 (рис. 4.3.5).

У складі ґрунтових вод значно переважали іони сульфатів (рис. 4.3.6).

черв

. 197

6

квіт

.197

7

квіт

. 197

8

трав

.197

9

черв

.198

0

квіт

.198

1

квіт

. 198

3

квіт

.198

4

квіт

.198

5

квіт

.198

6

черв

.199

1

НС

О3

Сl

Ca

Mg

Na S

O4

M

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

Вм

іст

соле

й, м

г/л

Місяць та рік спостереженьІнгредієнти

Рис. 4.3.6. Динаміка мінералізації та складу солей ґрунтових вод в зоні дії коле-

кторів ДК-4 ксп. «Україна» Слід відмітити, що у перші 2-4 роки зрошення спостерігалось майже пов-

сюдне зростання мінералізації ґрунтових вод на 0,2-4,0 г/дм3 за рахунок вими-

171

вання і перенесення солей із зони аерації ґрунтів. Пізніше наступив період ста-білізації і поступового зниження загального вмісту солей у ґрунтових водах. Цей процес наглядно продемонстровано на рисунку 4.3.5, де приведено зміну складу солей в області дії колектора ДК-4 ксп. “Україна”. Так, в басейні колек-тора ДК-4 ксп. ”Україна” загальна мінералізація води змінювалась з 3,8 г/дм3 у 1976 р. до 10,0 - 1979, 1,5 - 1986, 2,4 г/дм3 у 1991 р. (рис. 4.3.6). Протягом всього періоду спостережень загальна мінералізація води у свердловині мала нестабі-льний характер. В хімічному складі серед аніонів переважали сульфати (до 80 %, рис. 4.3.7), серед катіонів до 1980 року - натрій, з 1981 - магній.

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1990

1994

Свд .7

Свд .5

Свд .1

Свд .6

Свд .2

Свд .3

Свд .4

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Вм

іст

соле

й, м

г/л

Роки д осл ід ж еньСтаціонари

Рис. 4.3.7. Динаміка вмісту сульфатів у ґрунтових водах

Вище-Тарасівської зрошувальної системи

У хімічному складі ґрунтової води зрошуваного масиву переважають ані-они сульфатів, вміст яких найвищий у свердловинах 70, 93 і сягає - 6,3-6,8 г/дм3 (рис. 4.3.7). Вміст інших іонів значно нижчий, що підтверджують резуль-тати досліджень приведені в додатку Д, табл. Д.5.1, Д.5.1. Тип засолення ґрунтових вод поступово змінюється із сульфатного магні-єво-натрієвого на сульфатно-гідрокарбонатний натрієво-магнієвий, а сульфат-ний магнієво-натрієвий змінюється на сульфатно-гідрокарбонатний натрієво-кальцієво-магнієвий і інші типи [92].

172

4.3.5. Ефективність штучного дренажу і прорахунки при проектуванні зрошувальної системи

Формування стоку на зрошуваних землях залежить від сумарного надхо-дження вологи, фільтраційних втрат, сумарного випаровування і скидання з іс-нуючої мережі (рис. 4.3.8)

Рис. 4.3.8. Схема формування стоку на зрошуваних землях

Спостереження за роботою дренажу показали, що чим нижчі відмітки по-

верхні землі, тим вищі рівні ґрунтової води на дренованій території, модуль дренажного стоку й процент стоку від водоподачі. Поверхня землі на трасі дренуючого колектора ДК-2 має відмітки від 102 до 109 м, глибина залягання колектора 1,8-3,8 м, глибина залягання рівня води 2-5 м. Середній за рік модуль дренажного стоку 0,01 л/с/га. Водоподача за рік змінюється в межах 1,3-1,7 млн. м3. Дренажний стік від водоподачі становить 3-8 %. При відмітках поверхні землі на трасі дренуючого колектора ДК-5 від 80 до 100 м, глибині його закладання 2,5-3,0 м середній за рік модуль дренажного стоку 0,09 л/с/га. Водоподача на територію, що дренується колектором зміню-ється в залежності від року від 0,42 до 0,50 млн. м3 рік. Дренажний стік від во-доподачі становить 29-44 %, що в 5-9 разів більше ніж у колекторі ДК-2 (табл. 4.3.1). У зв'язку з цим дрени, що розташовані на території з меншими відмітками поверхні землі відводять і більшу кількість солей (табл. 4.3.2). Так, колектором

173

ДК-5 відводиться 4,3 т/га солей, що в 7 разів більше ніж колектором ДК-2 (0,6 т/га).

Таблиця 4.3.1. Ефективність дренажу по відведенню солей з дослідно-виробничих ділянок,

КСП ім.. Леніна

Найменування дрен

Середній за рік модуль дренажного стоку, л/с/га

Мінералізація дренаж-ного стоку, г/дм3

Відведено за рік со-лей, т/га

ДК-2 0,010 1,8 0,6 ДК-1 0,027 2,5 2,1 ДК-5 0,090 1,5 4,3

Таблиця 4.3.2. Характеристика роботи дренажу в КСП ім. Леніна

Дре

на

Дре

нова

на п

лощ

а,

га

Від

мітк

и по

верх

ні зе

млі,

м

Глиб

ина

Закл

адан

ня д

рен,

м

Глиб

ина

заля

ганн

я рі

вня

ґрун

тово

ї вод

и, м

Багаторічний модуль дренаж-ного стоку (л/с/га)

Вод

опод

а-

ча, м

лн. м

3 за

рік

%, с

току

ві

д во

допо

дачі

Січ

ень-

бе-

резе

нь

Кві

тень

-ве

ресе

нь

Жов

тень

-гр

уден

ь

Сер

едні

й за

рі

к

ДК-2 220,4 102-109 1,8-3,8 2,0-5,0 0,013 0,015 0,006 0,010 1,30-1,70 3,0-8,0 ДК-1 78,7 98-100 1,3-3,8 1,5-5,0 0,027 0,030 0,025 0,027 0,47-0,61 6,8-18,0 ДК-5 63,7 80-100 2,5-3,0 1,5-3,0 0,100 0,090 0,060 0,090 0,42-0,50 29,0-44,0

За період експлуатації дренажних систем значних змін у хімічному складі

дренажних вод не відбулось. Тип їх засолення не змінився й відноситься до су-льфатно-хлоридного натрієво-кальцієвого. Багаторічні спостереження за роботою дренажу в трьох господарствах системи показали, що середньомісячний модуль дренажного стоку за окремими дренами змінюється в значних межах від 0,009 до 0,177 л/с/га (додаток Д, табл. Д.6.1). В ксп “Україна” дренаж працює на площі 1412,5 га, а води відводяться 9 колекторами. Найбільш значні модулі дренажного стоку зафіксовано у колек-торах ДК-11, ДК-8, ДК-9, де протягом року стік становить 0,097-0,177, 0,047-0,149 та 0,076-0,144 л/с/га. В інших колекторах модуль дренажного стоку знач-но нижчий (у 2-3 рази) і в середньому за рік не перевищує 0,027-0,056 л/с/га. В цілому по господарству модуль дренажного стоку зростає з січня по травень (з 0,049 до 0,063 л/с/га), за цим наступає період спаду стоку до 0,037 у вересні з подальшим зростанням до 0,059 л/с/га в грудні.

В ВСП. ім. Леніна діє три колектори з модулями стоку 0,009-0,129 л/с/га, де колектором ДК-5 відводиться стоку у два рази більше, ніж іншими разом взятими при площі водозбору 63,7 га, що ставить лише 21,3 % від усієї дрена-

174

жної системи цього господарства. Середньорічний модуль стоку у господарстві - 0,048 л/с/га.

Ще нижчі показники модуля дренажного стоку отримано в ксп. “Жов-тень” - відповідно 0,014; 0,053 та 0,037 л/с/га (Додаток Д, табл. Д.6.2). Для всієї території середній показник модуля 0,043 л/с/га, мінімальний - 23-236 м3/га, а максимальний 52-443 м3/га за місяць (табл.4.3.3).

Таблиця 4.3.3. Дренажний стік з Вище-Тарасівського зрошуваного масиву, м3/га

№ колектора

Стік в ВСП. “Україна” № колектора

Стік в ксп. «Жовтень” Мінімальн. за місяць

Максим. за місяць

Середній за рік

Мінімальн. за місяць

Максим. за місяць

Середній за рік

ДК-1 59,6 116,6 1057,5 ДК-1 59,6 181,4 1648,5 ДК-2 49,2 114,0 839,8 ДК-2а 57,0 168,5 1275,3 ДК-3 57,0 127,0 995,3 ДК-2+3 51,8 93,3 777,6 ДК-4 103,7 212,5 1741,8 ДК-4 82,9 181,4 1586,3 ДК-6 38,9 77,8 839,8 ДК-5 23,3 51,8 435,4 ДК-8 121,8 386,2 3297,0 Стік у ксп. Ім. Леніна ДК-9 197,0 373,2 3079,3 ДК-1 62,2 106,3 902,0 ДК-10 57,0 111,5 964,2 ДК-2 23,3 67,4 622,1 ДК-11 235,9 443,2 4043,5 ДК-5 134,8 334,4 2954,9

Мінералізація ґрунтової води за період експлуатації системи змінювалася в межах 0,7-10,0 г/дм3. У басейнах водозбору колекторів вона значно відрізня-ється у динаміці років і за площею при кожному опробовуванні. Так, в басейні колектора ДК-4 ксп ”Україна” загальна мінералізація води змінювалась з 3,8 г/л у 1976 р. до 10,0 - 1979, 1,5 - 1986, 2,4 г/л у 1991 р. (рис. 4.3.9). Протягом періо-ду спостережень загальна мінералізація води у свердловині мала нестабільний характер. В хімічному складі серед аніонів переважали сульфати (до 80 %), се-ред катіонів до 1980 р. - натрій, з 1981р. - магній.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1990 1994 1998

Період спостережень, роки

Зага

льна

мін

ерал

ізац

ія, м

г/дм

3

Ст.1Ст.2Ст.3Ст.4Ст.5Ст.6Ст.7

Рис. 4.3.9. Зміна загальної мінералізації води в зонах дії

головних дренажних колекторів стаціонарів

175

Більш стабільний склад ґрунтової води у динаміці відмічено у басейні ко-лектора ДК-1 ксп. “Жовтень”, де його мінералізація змінювалась з 10,0 г/л у 1976 р. до 4,8 г/дм3 у 1994 р., поступово знижуючись (рис. 4.3.9). В хімічному складі переважали сульфати та натрій, але їх концентрація знизилась з 6,6 та 1,56 г/дм3 у 1976 р. до 2,5 і 0,45 г/дм3 відповідно у 1991 р..

Слід відмітити, що мінералізація дренажного стоку з поля, де розміщено спостережні свердловини, у 1,5-2,0 рази нижча ніж у свердловинах на цьому полі. Як правило, на вододілах, де вищі відмітки поверхні землі, мінералізація ґрунтових вод не перевищує 2,5, інколи 3,5 г/дм3, а в пониженнях рельєфу зрос-тає до 7,0, інколи 10,0 г/дм3 (рис. 4.3.10).

78798081828384858687

8890

9194

МСl

SO4Na

CaMg

17348

138821400015453

11321

16540

141541289213079

1240011832

94228595

5280

8424

590060006664

42337888

623552435304

45003368

296031091580

297632553194350532533007311432393288

294527732725

25482398

3626280928813251

22633390277027142803

17691499

14371378

577

11399811060107682310971044

8938861202501

520490477

1075815746845

6271049878

6876786691338

1290985

328

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

Вмі

ст іо

нів,

мг/

л

Термін спостережень, роки

Інгредієнти

Рис. 4.3.10. Динаміка зміни мінералізації дренажного стоку

Разом із дренажним стоком із зони аерації ґрунтів виноситься водороз-чинних солей від 77 до 1622 кг/га за місяць (табл. 4.3.4).

Спостереження за роботою дрен, розташованих на території з різними відмітками поверхні землі при майже однаковій глибині їх закладання, показа-ли, що чим нижче відмітки поверхні землі території, тим вищий на ній рівень залягання ґрунтової води і модуль дренажного стоку від водоподачі (табл. 4.3.5). Так, відмітки поверхні землі трасою дренуючого колектора ДК-2 від 102 до 109 м, глибина закладання колектора 1,8-3,8 м, глибина залягання рівня ґру-нтової води 2-5 м. Середній за рік модуль дренажного стоку 0,01 л/с/га. Водо-подача за рік змінюється в межах 1,3-1,7 млн. м3. Дренажний стік від водопода-чі становить 3-8 %. При відмітках поверхні землі трасою дренуючого колектора ДК-5 80-100 м, глибині його закладки 2,5-3,0 м, глибині залягання рівня ґрун-тової води 1,5-3,0 м - середній за рік модуль дренажного стоку 0,09 л/с/га.

176

Таблиця 4.3.4. Винесення водорозчинних солей дренажним стоком, т/га

№ дренажної системи

Винос водорозчинних солей мінімальне значення

за місяць максимальне значен-

ня за місяць в середньому за рік

ксп. “Україна” ДК-2 0,280 0,650 4.790 ДК-8 0,512 1,622 13,847 ДК-11 0,414 1,313 13,750

ксп. “Жовтень” ДК-1 0,268 0,816 7,418 ДК-2 0,313 0,927 7,014 ДК-4 0,199 0,435 3,807 ДК-5 0,077 0,171 1,437

ксп. ім. Леніна ДК-1 0,205 0,351 2,976 ДК-2 0,121 0,350 3,235 ДК-5 0,338 0,836 7,387

Таблиця 4.3.5. Характеристика найбільш характерних дренажних колекторів, ксп. ім. Леніна

Показники Значення показників за колекторами ДК-2 ДК-1 ДК-5

Відмітки поверхні землі, м 102-109 98-100 80-100 Дренована площа, га 220,4 78,7 63,7 Глибина закладання дрен, м 1,8-3,8 1,3-3,8 2,5-3,0 Модуль дренажного стоку (середньоарифме-тичний), л/с/га за періоди: січень-березень

0,013 0,027 0,100 квітень-вересень 0,015 0,030 0,090 жовтень-грудень 0,006 0,025 0,060 середній за рік 0,010 0,027 0,090 Середня мінералізація дренажного стоку, г/л 1,8 2,5 1,5 Відводиться в середньому щорічно солей, т/га 0,6 2,1 4,3 Водоподача, млн. м3 за рік 1,30-1,70 0,47-0,61 0,42-0,50 % стоку від водоподачі 3,0-8,0 6,8-18,0 29,0-44,0

Водоподача на територію, що дренується цим колектором, змінюється від 0,42 до 0,50 млн. м3 за рік. Дренажний стік від водоподачі становить 29-44 %, що в 5-9 разів більше, ніж у колекторі ДК-2. В зв’язку з цим дрени, розташо-вані на території з меншими відмітками поверхні землі, відводять і більшу кіль-кість водорозчинних солей. Так, колектором ДК-5 їх відводиться в 7 разів бі-льше, ніж колектором ДК-2.

Спостереження за роботою дренажу показали, що ефективно працюють дренуючі колектори, розташовані у днищах балок, та частково дрени в гирловій

177

частині, підключені до них. В той же час на значних площах (1125 га, або по-над 25 % території) систематичний дренаж не працює у зв’язку з тим, що за 20 років експлуатації зрошувальної системи рівні ґрунтових вод так і не досягли прогнозних позначок і залягають нижче глибини закладання дрен. Таке явище спостерігається в ксп. “Україна” на дренажних системах ДК-2, ДК-6, ДК-8, ДК-11, в ксп. “Жовтень” - ДК-6 і ксп. “Дружба” - ДК-2.

За 11 років експлуатації дренажних систем значних змін у хімічному складі дренажних вод не відбулось. В переважній більшості дренуючих колек-торів спостерігається незначне підвищення мінералізації дренажної води. До них відносяться ДК-1, ДК-2, ДК-5 у ксп. ім. Леніна, ДК-1. ДК-6 в ксп. “Жов-тень” та ДК-2, ДК-11 в ксп. “Україна”. Тип їх засолення залишився незмінним і відноситься, за формулою сольового складу до сульфатно-гідрокарбонатно-хлоридного натрієво-магнієво-кальцієвого [443].

4.4. Дослідження екологічного стану чорноземів звичайних зрошуваних во-дою Південного Бугу після ліквідації шахтно-ракетних комплексів

поблизу Первомайська Миколаївської обл.

Природно-кліматичні умови проведення досліджень поблизу Первомай-ська охарактеризовано в додатку Е.

4.4.1.Оцінювання впливу тривалого зрошення на зміну ступеню

й типу засолення ґрунтів, накопичення солей В комплексі досліджень велике значення мають роботи з визначення за-

соленості ґрунтів. Первинна концентрація легкорозчинних солей у ґрунтах і по-родах півночі Миколаївської обл., як правило, невелика. Але в процесі госпо-дарської діяльності, особливо на зрошуваних ділянках, спостерігаються проце-си як накопичення солей, так і їх вимивання й міграції по профілю зони аерації з наступною зміною мінералізації ґрунтової води.

Ґрунти обслідуваних ділянок господарства в профілі 0-200 см незасолені. Загальний уміст солей не перевищує 0,087 % із сульфатно-гідрокарбонатним хімізмом засолення. Хімізм засолення за катіонним складом - кальцієво-магнієвий [46]. У складі іонів водної витяжки переважають гідрокарбонати (НСО3) і кальцій (Са) - найбільш цінні і сприятливі для сільськогосподарського виробництва (додаток Е, табл. Е.3.1).

178

Ґрунти майже не містять іонів хлору, сульфатів. Відомо, що, солі хлору являються найбільш токсичними для сільськогосподарського виробництва, але й найбільшу рухливість серед інших водорозчинних солей. Солі хлору можуть накопичуватись у верхньому метровому шарі протягом вегетаційного періоду, після чого майже повністю розчиняються осінньо-зимовими опадами і перено-сяться на рівень ґрунтової води. Як правило, в межах України, ґрунти з глибо-ким заляганням рівня ґрунтової води (більше 7 м) хлоридного засолення не ма-ють.

Склад ґрунтових сполук і солей у зрошуваних ґрунтах зазнає сезонних коливань в результаті частої зміни напрямку переміщення ґрунтової вологи у вертикальному спадному й висхідному напрямках. кількісні характеристики продуктів міграції й ґрунтоутворення залежать від умов зволоження, темпера-тури, сумарного балансу цих продуктів у ґрунті й окремих шарах профілю.

У профілі зрошуваних ґрунтів відмічено деяке накопичення солей в ор-ному шарі за рахунок гідрокарбонатів і кальцію. У всьому 1,5-метровому про-філі цих ґрунтів спостерігається зниження вмісту магнію. Варто звернути увагу на ту особливість, що на ділянці ґрунтів (маточник яблуні), де проводили поли-ви, відмічено в порівнянні з іншими, зростання вмісту іонів магнію та натрію. На цій же ділянці й вища загальна засоленість ґрунту за рахунок солей привне-сених із поливною водою і підтягнутих у верхні шари при інфільтрації вологи. Це свідчить про те, що поливи проводили періодично і незначними нормами (близько 300-350 м3/га). В цілому, режим зрошення застосований у господарст-ві, який можна характеризувати, як автоморфно-випаровувальний, загрози ґру-нтам не несе і є більш доцільним ніж промивний (поливи проводяться нормами більше 500 м3/га і частіше, після чого спостерігається вимивання солей з верх-ній шарів ґрунту й перенесення у глибші і на рівень ґрунтової води).

Необхідно відмітити, що ділянка зрошувана 30 років водою Південного Бугу (овочева сівозміна), має дещо вищу загальну засоленість ґрунту і там спо-стерігаємо накопичення хлору й натрію – найбільш токсичних іонів для сільсь-когосподарських рослин.

Загальні запаси солей на незрошуваній ділянці в метровому шарі склада-ють 8,839 т/га, що є близьким до фонового вмісту для чорноземів звичайних ці-єї зони. Відмічу, що у метровому профілі незрошуваних ґрунтів переважають нетоксичні гідрокарбонати кальцію (табл. 4.4.2). У другому метровому шарі профілю ґрунту запаси солей дещо вищі і складають 10,611 т/га. При цьому, також переважають – гідрокарбонати каль-цію.

179

На зрошуваних ділянках запаси водорозчинних солей вищі ніж на незро-шуваних ґрунтах, але відмінності є не надто значними. Після 3 років зрошення водою Південного Бугу запаси солей у верхньому метровому шарі склали 9,35 т/га, що на 5,7 % більше ніж на незрошуваній ділянці; у другому метровому шарі – 12,522, що на 18,0 % більше ніж на незрошуваній ділянці. Ґрунти зрошувані 30 років накопичили більше водорозчинних солей – 16,064 т/га, але ступінь засолення їх також невисокий. Розрахунок гіпотетичних солей (в тому числі й токсичних у еквівалентах хлору) для дослідних ділянок ксп. Підгурївський свідчить про їх незначну кіль-кість навіть в умовах 30 річного зрошення (додаток Е, табл. Е.3.3). Розрахована кількість токсичних солей в еквівалентах хлору на незрошуваних ділянках не перевищує 0,073 мг-екв/100 г ґрунту, у зрошуваних 3 роки – 0,242, зрошуваних 30 років – 0,989 мг-екв/100 г ґрунту при граничному регламентованому значен-ні 5 [139, 338].

Необхідно відмітити, що найбільш поширені солі у ґрунтах господарства хлориди натрію та гідрокарбонати кальцію. Відсутні у прошарках ґрунтів суль-фати кальцію та хлориди магнію, в меншій мірі – гідрокарбонати натрію.

4.4.2. Оцінювання змін водно-фізичних показників ґрунтів при тривалому зрошенні

Чорнозем звичайний є легкоглинистим ґрунтом на лесі (додаток Е,табл.

Е.4.1). Щільність твердої фази ґрунту зростає з глибиною і змінюється від 2,61 в орному шарі до 2,72 г/см3 на глибині 140-150 см (додаток Е, табл. Е.4.2).

Аналіз основних фізичних властивостей чорнозему звичайного до почат-ку зрошення (1949 р.) і після 30 років зрошення (2000 р.), виконаних за методи-кою [184], свідчить про збільшення щільності ґрунту, щільності твердої фази ґрунту і зниженні її пористості. Так, щільність ґрунту орного шару за період 50 років між спостереженнями збільшилася на 0,47, підорного - на 0,27 г/см3. У більш глибоких шарах (40-150 см) щільність ґрунту збільшилася на 0,16-0,28 г/см3 (додаток Е, рис. Е.4.1). Щільність твердої фази ґрунту майже не змінилася у всьому 1,5-метровому профілі.

Пористість зрошуваного 30 р. ґрунту в шарі 0-20 см у 2000 р була на 17,3 % нижчою ніж була у 1949 р. (рис. 4.4.2) і на 8,4 % меншою ніж на початку зрошення (1970 р.) цього поля радгоспу «Підгурївський», що є наслідком ущі-льнюючої дії важких оброблюваних знарядь праці та падаючих краплин води

180

при зрошенні. Між щільністю і пористістю існує зворотна залежність: чим щільніший ґрунт, тим менша його пористість. Агрофізична оцінка пористості орного шару ґрунту за Качинським [184], свідчить про зниження показників у зрошуваних і незрошуваних ґрунтах до задовільних для орного шару. З пористістю ґрунту зв'язані такі властивості ґрунту, як водопроникність, вологоємність, повітроп-роникність, аерація. Найменша вагова вологоємність практично у всьому 1,5-метровому про-філі ґрунту зменшилася у порівнянні з 1949 р. під впливом зрошення і важкої техніки на 5,2-7,3 %. При цьому значно зменшився коефіцієнт фільтрації, особ-ливо у верхньому - 40 см шарі, що є наслідком ущільнення ґрунтів під впливом важкої сільськогосподарської техніки й зрошення.

У таблиці 4.4.1 наведено запаси вологи для різних шарів чорнозему зви-чайного ксп. Підгур'ївський.

Таблиця 4.4.1. Запаси вологи у різних шарах ґрунту


Запаси вологи, мм непродуктивної за

вологістю засихання продуктивної за вологоємністю

найменші повні 0-20 29 45 92 0-50 82 101 208

0-100 163 193 410 0-150 242 285 608

4.4.3. Оцінювання змін фізико-хімічних показників ґрунтів при тривалому зрошенні

Ґрунтовий поглинаючий комплекс чорноземів звичайних легкоглинистих характеризується високим ступенем насичення магнієм і кальцієм.

Ґрунти добре забезпечені гумусом, загальним азотом, органічною речо-виною. Уміст гумусу у ґрунтах господарства з 1949 р. зазнав значних змін (рис. 4.4.1). Так, у верхньому 0-20 см шарі ґрунту уміст гумусу з 1949 по 2000 рр. знизився на 1,49 %. Зниження умісту гумусу відмічене до глибини 50 см. Ниж-че спостерігається накопичення гумусу, що пов’язане з більш глибокою коре-невою системою зрошуваних рослин і перерозподілом гумусу з верхніх шарів у нижні при вимиванні кальцію.

181

-150-140-130-120-110-100

-90-80-70-60-50-40-30-20-10

00 1 2 3 4 5 6 7

Уміст гумусу, %Гл

ибин

а пр

офіл

ю, с

м

1949

1970

2000

Рис. 4.4.1. Динаміка зміни гумусу в профілі ґрунту

Уміст рухомих форм фосфору в орному шарі відповідає середньому та підвищеному рівню забезпеченості, що для чорноземів звичайних є недостатнім і потребує додаткового внесення. За рівнем забезпечення рухомим калієм ґрун-ти відносяться до середньо забезпечених. При плануванні високих врожаїв не-обхідно додатково вносити калійні добрива.

Ґрунти мають невисокий вміст мінералізованого азоту (додаток Е, табл. Е.5.1), що свідчить про незначне, або давне (декілька років назад) внесення азо-тних мінеральних добрив.

У складі увібраних основ переважають катіони кальцію, вміст яких скла-дає 16,4-27,2 мг-екв/100 г ґрунту, або 69,86-89,6 % до суми основ. Уміст увіб-раного магнію складає 2,4-7,2 мг-екв/100 г ґрунту, або 10,34-28,96 %. Уміст увібраного натрію не перевищує 0,36 мг-екв/100 г, або 1,18 % на зрошуваних ділянках і 0,12 мг-екв/100 г ґрунту – на богарних. Отже, як зрошувані, так і не-зрошувані ґрунти за вмістом натрію є не осолонцьованими у всьому 0-200 см профілі (додаток Е, табл. Е.5.1, Е.5.2) за методикою [6].

За вмістом увібраного магнію незрошувані ділянки відносяться до не осолонцьованих у шарі ґрунту 0-60 см і слабо осолонцьованих - у шарі ґрунту 60-100 см.

На зрошуваних ділянках уміст увібраного магнію дещо зростає у порів-нянні з незрошуваними ділянками; ґрунти слабо осолонцьовані у орному шарі, інколи у шарі 20-40 см та глибше 60 см, що викликано незадовільними характе-ристиками поливної води. Поливна вода, яка використовувалась на зрошення мала гідрокарбонатний магнієво-кальцієвий склад, тобто такий, який сприяє накопиченню у ґрунтовому поглинальному комплексі увібраних катіонів маг-

182

нію. Крім того, вода має високий вміст водневих іонів і карбонатів (СО3), що може сприяти утворенню соди у поливних ґрунтах при високих температурах у повітрі й ґрунтах (більше 25° С), тобто у літній період.

Чорноземи звичайні, характеризуються досить високою ємністю погли-нання (23,2-34 мг-екв/100 г ґрунту), що значно підвищує протистояння до змін (погіршення властивостей, деградації ґрунтів), викликаних антропогенним впливом (у тому числі і до змін викликаних перебігом різних хімічних процесів у зоні аерації при зрошенні неякісною водою).

Отже, на сьогодні ґрунти господарства за вмістом карбонатів кальцію (СаСО3) і катіонів у ґрунтовому вбирному комплексі можна оцінити, як стійкі до зрошення, а еколого-меліоративний стан земель господарства оцінюється, як добрий. Якщо стан агрохімічних властивостей ґрунтів господарства за виконани-ми аналізами можна охарактеризувати як позитивний і такий, що не викликає занепокоєння на найближче майбутнє, то стан ґрунтів за вмістом мікроелемен-тів (в тому числі і важких металів) дуже насторожує, вимагає постійного конт-ролю і прийняття заходів із його поліпшення.

4.4.4. Валовий хімічний склад ґрунтів та накопичення мікроелементів у профілі


переваги одних над іншими, дає можливість установити інтенсивність приско-рення процесу біогенної акумуляції або фізико-хімічного вилуговування [169, 239]. У профілі ґрунтів переважає оксид кремнію. Вміст SiО2 із поверхні ґрун-ту до глибини 100 см зменшується у всіх розрізах. Інтервал зміни вмісту окси-дів кремнію в метровому профілі зрошуваного 10 років ґрунту – 64,20-61,84 %, зрошуваних 30 років – 67,05-62,42 %. Зі збільшенням тривалості терміну зро-шення в ґрунті збільшується вміст оксидів кремнію (додаток Е, табл. Е.6.1).

Другим за відсотковим умістом оксидом у ґрунтах є алюміній. Його уміст зменшується з глибиною й змінюється в межах 9,96-8,64 %.

Уміст оксидів кальцію має чітко виражену закономірність в профілі – зростання умісту з глибиною. З поверхні і до глибини 60 см його концентрація збільшується поступово. При цьому, середнє значення для шару ґрунту зрошу-ваного 10 років 4,94 %, зрошуваного 30 років – 2,59 %. Отже, чим довше зро-шується ґрунт, тим більше він втрачає оксиду кальцію, одного з найцінніших для сільськогосподарського виробництва.

183

Зменшення вмісту оксиду кальцію на зрошуваних ділянках є наслідком частої зміни окислювально-відновних процесів у зоні аерації, що викликають розчинення і фізико-хімічне вилуговування СаО інфільтраційним потоком по-ливної води.

У профілі зрошуваних ґрунтів відзначено зменшення вмісту оксидів ти-тану, магнію, калію, заліза (додаток Е, табл. Е.6.1). Гідроокисні мінерали три-валентного заліза в автоморфних ґрунтах слабо розчинні й інертні. При зміні автоморфного водного режиму ґрунту на гідроморфний промивний міняється валентність заліза (із трьох на двох валентне), воно стає більш рухомим у скла-ді сполук бікарбонатів, сульфідів і сульфатів мігрує вниз профілю ґрунтів. Цим пояснюється зменшення сполук заліза у верхньому метровому шарі зрошува-них ґрунтів.

Подібним чином у перезволожених ґрунтах мігрує й титан. У верхньому 0-60 см шарі зрошуваних земель відзначено нагромадження

Na2O у порівнянні зі вмістом на незрошуваній ділянці. Зменшення відношення між валовим умістом CaО/MgО в метровому шарі

зрошуваної ділянки до 2,94, у порівнянні з 3,52 у незрошуваному ґрунті, свід-чить про розвиток процесу гідроморфізму, що характерний для перезволожених ґрунтів при промивному типі водного режиму.

Зростання вмісту глинозему (Al2O3) у зрошуваних ґрунтах, у порівнянні з незрошуваними, свідчить про наявність процесу оглеєння перезволожених ґру-нтів.

Таким чином, зрошення чорноземів звичайних водою Південного Бугу веде до розвитку переважаючих процесів фізико-хімічного вилуговування і пе-реміщення речовин із верхнього шару ґрунту в більш низькі. Процеси акумуля-ції речовин у верхньому метровому шарі ґрунту характерні для оксидів натрію й глинозему. Кількість і склад мікроелементів у ґрунтах визначаються як внутрішніми, так і зовнішніми факторами. До внутрішніх факторів нагромадження і міграції відносяться властивості елементів, їхня реакційна здатність, утворені сполуки. Зовнішні фактори – це природні умови: температура, вологість, величина рН, наявність органічних речовин, мінеральні супутники й ін. У даному випадку зовнішнім фактором нагромадження важких металів у ґрунтах поблизу Перво-майська є роботи з ліквідації ракетних шахтно-пускових комплексів. Нижче ми відмітимо, що найбільш сильно забруднені важкими металами верхні горизонти ґрунту, тобто це свіже забруднення, яке ще не промите атмосферними й ірига-ційними водами.

184

Вміст важких металів хрому, миш`яку, кадмію, ртуті, свинцю, в меншій мірі міді й цинку перевищує встановлені граничнодопустимі концентрації (ГДК) для ґрунтів України. При цьому, концентрація миш`яку перевищує ГДК у 3-6,3 рази, кадмію - у 4-7,4 рази у всіх без винятку пробах 0-100 см профілю (рис. 4.4.2).

-100

-80

-60

-40

-20

00 5 10 15 20 25 30

Концентрація важких металів у профілі грунту , мг/кг

Глиб

ина

проф

ілю

, см Pb

Cd

Рис. 4.4.2. Розподіл умісту свинцю та кадмію в профілі ґрунту

За рівнем забруднення миш`яком і ртуттю ґрунти відносяться до дуже си-

льно забруднених за критеріями, прийнятими в Україні (додаток Е, табл. Е.6.2) [6]. Зважаючи на те, що рівні концентрації міді, хрому, цинку (додаток Е, рис. Е.6.1) й ін. металів у верхньому 0-20 см шарі значно перевищують вміст у більш глибоких шарах (на зрошуваних землях також) - можна припустити, що це накопичення і забруднення відбулось в останній період і пов`язано з атмос-ферою, чи принаймні з хімічними реакціями на границі атмосфери й літосфери. Треба відмітити, що на сьогодні граничнодопустимі рівні забруднення встановлено лише для найбільш токсичних елементів і, то з урахуванням, що інших токсичних речовин у ґрунтах не буде. Але ж є, і менш токсичні речови-ни, де їх різноманітність лише посилює сумарну токсичну дію. У таких випад-ках прийнято порівнювати концентрації вмісту елементів і речовин з їх, фоно-вими значеннями у ґрунтах. Виходячи з цього, змушений констатувати, що крім перерахованих елементів ще і вміст нікелю, міді, цинку, стронцію, цирконію, олова у ґрунтах перевищує фонові показники для чорноземів звичайних Украї-ни.

185

В цілому, вміст усіх важких металів у ґрунтах господарства значно вищий ніж в аналогічних зонах півдня України (за винятком земель, які прилягають до Криворізьського гірничорудного басейну). Дуже значне забруднення ґрунтів господарства за нормативами прийнятими в Україні є дуже незначним у порів-нянні з нормами забруднення прийнятими в інших країнах.

Згідно прийнятих у Нідерландах норм [496] забруднення ґрунтів важкими металами поділяються на такі рівні: А - фоновий, В- рівень, який не вимагає досліджень, С - рівень, який вимагає досліджень, Д - рівень, який вимагає тер-мінової очистки. За нормами забруднення ґрунтів, прийнятими в Нідерландах, концентрація забруднюючих речовин у господарстві “Підгур`ївський” не пере-вищує фонових значень (навіть і за миш`яком). До наведеного можна додати, що продукція сільськогосподарських рос-лин вирощена на ґрунтах з таким умістом важких металів, як правило має та-кож високі концентрації (вищі за ДОК) цих же металів. Крім того, виявлені у ґрунтах важкі метали накопичуються у сільськогосподарській продукції у пря-мо пропорційній залежності і можуть утворювати складні речовини (у поєд-нанні з біогенами, залишками пестицидів і іншими), які є значно токсичнішими ніж самі елементи. З цієї точки зору вирощена продукція рослинництва і садів-ництва вимагає хоч би вибіркового контролю на якість і відповідність класам при споживанні й реалізації.

4.5. Дослідження екологічного стану чорноземів південних протягом 50-річного зрошення мінералізованою водою Інгульця

Умови проведення тривалих моніторингових польових дослідів на тери-

торії Інгулецької зрошувальної системи з вивчення змін екологічного стану ґрунтів в умовах зрошення слабомінералізованими водами р. Інгулець приведе-но в додатку З. Там викладено питання: природно-кліматичні умови, розташу-вання дослідних ділянок, рельєф, клімат, геологічні й геоморфологічні умови, ґрунтові води, ґрунти, оцінювання якості поливної води, поливні норми та їхній вплив на засолення й осолонцювання ґрунтів, зміну валового хімічного й міне-ралогічного складу, оцінювання впливу тривалого зрошення на зміну товщини генетичних горизонтів, вмісту й запасів гумусу й інші питання.

186

4.5.1. Оцінювання сольового режиму зрошуваних ґрунтів, їх засоленості та накопичення солей у різних шарах ґрунту

при близькому заляганні РГВ

У радгоспі "40 років Жовтня" Снігірівського району Миколаївської обла-сті з 1957 р. на полях № 2, 3, 4, 5, 7 Інститутом гідротехніки й меліорації УААН проводяться тривалі дослідження впливу зрошення слабо мінералізованою во-дою на зміну сольового складу (рис. 2.7, додаток Ж, рис. Ж.1.1). При цьому, в дослідженнях застосовували загальнонауковий метод порівняння показників ґрунтів, отриманих до початку зрошення з аналогічними отриманими в різні періоди досліджень, а також показниками ґрунтів, розташованих поблизу не-зрошуваних ділянок. Так, для розрізу №1, розміщеного на полі № 3, Буданов М.Ф. залишив прив’язку: 500 м на південь від шляху Баратівка – Галаганівка і 80 м на захід від магістрального каналу Снігурівка – Херсон. Інша точка дослі-джень розміщена в поді на глеєсолоді має наступну прив’язку: 104 м на північ від шляху Баратівка - Галаганівка, 182 на захід від 4 поля овочевої сівозміни, 24 м на північ від свердловини-колодязя № 193 у поді [55].

У перші роки зрошення на полі № 3 вирощували озиму пшеницю й ози-мий ячмінь на посівах яких проводили по 1 вологозарядковому поливу нормою 1500 м3/га. На третій рік вирощували капусту, яку зрошували 7 разів нормою 8400 м3/га [55]. За перші три роки зрошення разом із поливною водою у ґрунти було внесено 8,603 т/га солей. За наступні 1960-1962 рр. на зрошувану ділянку було подано біля 25000 м3/га води (додаток Ж, табл. Ж.4.1), що викликало зрос-тання рівня ґрунтових вод до 2,6 м. У 1966 р. рівень ґрунтових вод на ділянці знаходився на відмітці 1,2 м від поверхні, що викликало підтоплення ґрунтів.

Після реконструкції зрошувальної системи (1962-1972 рр. облицювання каналів, побудови горизонтального дренажу і водозбірно-скидної мережі, захи-сту сіл від підтоплення) у 1973 році були переглянуті поливні й зрошувальні норми, що аж до 1993 року на системі підтримували промивний тип водного режиму і складали, відповідно, 500-750 м3/га, і 2000-5800 м3/га. Починаючи з 1993 року, у зв'язку з введенням на зрошувальних системах України ресурсо-зберігаючої й ґрунтозахисної технології вирощування сільськогосподарських культур, різко скоротилася кількість поливів, що призвело до зниження майже на половину зрошувальних норм (додаток Ж, табл. Ж.4.1). Усе це призвело до зміни еколого-меліоративного стану ґрунтів у зоні зрошення.

До початку зрошення вміст солей у метровому шарі ґрунтів збільшувався з глибиною і змінювався від 0,021 % в орному прошарку до 0,045 % у прошарку 80-100 см. Ґрунти характеризувалися як незасолені і мали у верхньому 0-70 та

187

130-200 см шарах хлоридно-гідрокарбонатний натрієво-кальцієвий тип засо-лення, а в шарі 70-130 см – сульфатно-гідрокарбонатний натрієво-кальцієвий (додаток Ж, табл. Ж.4.2) [35, 55].

Уміст токсичних солей в еквівалентах хлору у верхньому метровому шарі становив 0,07-0,09 мг-екв/100 г ґрунту, у шарі 100-200 см – 0,12-0,22 мг-екв/100 г ґрунту, що також свідчило про не засоленість ґрунтів до початку зрошення. У цей же період рівень ґрунтової води на ділянці знаходився на глибині 9,2 м, а її мінералізація складала 3,38 г/дм3 [55].

У перші три роки зрошення відмічено зростання умісту солей у профілі 0-120 см. Нижче спостерігали незначне вимивання легкорозчинних солей з про-філю ґрунтів інфільтраційною водою на рівень ґрунтових вод. За цей період за-гальний уміст солей у орному шарі зріс у 5 разів, нижче - в 2,2-2,8 рази (дода-ток Ж, табл. Ж.4.2). У зрошуваних ґрунтах найвищими темпами зростав уміст гідрокарбонатів, сульфатів та натрію, меншими – кальцію, магнію й хлоридів. Загальні запаси солей у верхньому метровому шарі зрошуваних ґрунтів за цей період зрошення зросли від 3,64 т/га у 1957 р. до 11,039 т/га у жовтні 1959 року (додаток Ж, табл. Ж.4.3). Уміст солей у шарі ґрунту 100-200 см за три роки зрошення майже не змінився і відповідно становив 10,291 та 10,512 т/га [264].

Тип засолення у верхньому 0-20 см шарі змінився на сульфатний натріє-вий, у шарі 20-40 см – на хлоридно-сульфатний кальцієво-натрієвий. У глиб-ших шарах тип засолення залишався як і до початку зрошення гідрокарбонатно-сульфатним натрієво-кальцієвим або кальцієво-натрієвим.

Уміст токсичних солей в еквівалентах хлору у орному шарі зрошуваних ґрунтів суттєво зріс і становив 0,31 мг-екв/100 г ґрунту і вони перейшли в роз-ряд слабо засолених за загальною токсичною дією на сільськогосподарські рос-лини. У глибших шарах ґрунту токсичні солі в еквівалентах хлору мали зна-чення 0,2-0,17 мг-екв/100 г ґрунту й зрошувані ґрунти класифікувалися як неза-солені. Рівень ґрунтових вод на зрошуваній ділянці за 3 роки зрошення підняв-ся на 1,8 м з 9,2 до 7,4 м.

Після шести років зрошення (осінь 1962 р.) відмічено подальше зростання умісту солей як у верхньому 0-100 см шарі ґрунту, так і в шарі 100-200 см. При цьому у шарі ґрунту 0-100 см відмічено найбільше зростання сульфатів та хло-ридів, а уміст гідрокарбонатів навіть знизився у порівнянні з 1959 р. (додаток Ж, табл. Ж.4.2, Ж.4.3). Запаси солей у верхньому метровому шарі за чергові три роки зрошення зросли ще на 6,211 т/га або на 56,2 % у порівнянні з 1959 р., а в шарі 100-200 см – майже подвоїлись й становили 20,487 т/га. Зростання запасів легкорозчинних солей як у верхньому, так і в нижньому метровому шарі відбу-

188

валося, в першу чергу, за рахунок сульфатів, хлоридів та натрію, тобто тих со-лей, які були домінуючими у зрошувальній воді.

Уміст токсичних солей в еквівалентах хлору за шість років зрошення зна-чно зріс у всьому двох метровому шарі й змінювався від 0,51 до 0,73 мг-екв/100 г ґрунту, що свідчить про слабке засолення цієї товщі зрошуваних ґрунтів. Вар-то відмітити, що лише верхній орний шар ґрунту був промитий інфільтрацій-ними зрошувальними водами від токсичних солей, де вони становили 0,29 мг-екв/100 г ґрунту. Динаміку умісту гіпотетичних солей у профілі зрошуваних ґрунтів і розрахунок токсичних солей в еквівалентах хлору приведено в додатку Ж, табл.. Ж.4.4.

Рівень ґрунтових вод на зрошуваній ділянці в кінці вегетаційного періоду 1962 року піднявся до відмітки 2,6 м від поверхні землі. Мінералізація ґрунто-вої води становила 2,98 г/дм3. На зрошуваній ділянці Інгулецького масиву не відмічено зростання мінералізації ґрунтових вод у перші роки зрошення, яке характерне для інших зрошувальних систем півдня України. Це пов’язано з тим, що зрошувальна ділянка знаходиться недалеко від схилу долини річки Ін-гулець і має добру природну дренованість. Тобто більш мінералізовані інфільт-раційні зрошувальні води (вище ми інформували про надлишкові поливні й зрошувальні норми), які промивали ґрунти в тому числі й карбонатний сольо-вий горизонт на глибині 2-3 м поступали на поверхню ґрунтових вод і стікали (розвантажувались) у долину річки Інгулець. У більш віддалених від схилу до-лини Інгульця місцях, на рівнинних плато дальше від розподільчих каналів, а також у деяких подах мінералізація ґрунтової води досягала в цей час 11000-12000 мг/дм3.

Отже, 6-річне зрошення чорноземів південних призвело до зміни типу во-дного режиму з автоморфного не промивного на гідроморфний промивний з пі-дняттям рівня ґрунтових вод до 2,6 м. За цей період на 1 га земель було вилито близько 36,4 тис. м3 води і поступило 36,02 т/га солей, значна частина, із яких залишилася у верхньому метровому шарі (додаток Ж, табл. Ж.4.3). У результаті ґрунти перейшли з розряду чорноземів у лучно-чорноземні слабо і середньо осолонцьовані, незасолені із загальною концентрацією солей 0,115 % [350]. Це підтверджує результати досліджень С.А. Ніколаєва і С.Ю. Розова [358], які від-значають, що зрошувальні води порушують сформовану рівновагу в ґрунтово-му розчині богарного землеробства й протягом 5-10 років формують нову рів-новагу з більш високим умістом іонів.

Варто відмітити, що на полі № 3, яке було відведено під овочеву сівозмі-ну склалися найбільш негативні наслідки 6-річного зрошення чорноземів пів-

189

денних у радгоспі “40-років Жовтня”. На полях 2,4,6,7 зрошувані ґрунти досяг-ли подібного засолення після 8-10 років зрошення. Тобто ступінь засолення зрошуваних ґрунтів залежав як від кількості поливів і зрошувальних норм, так і від якості поливної води у кожному конкретному поливі.

На осінь 1962 року критичні рівні залягання ґрунтових вод були досягнуті у північно-східній частині зрошуваного масиву – у радгоспах “ХХ з’їзду КПРС”, “40-річчя Жовтня”, а також у багатьох подах північної частини масиву.

Негативні наслідки підвищення рівня ґрунтових вод на Інгулецькому зрошуваному масиві позначилися й на засоленні богарних ділянок, особливо поблизу зрошувальних каналів. Так, в господарстві “40-річчя Жовтня” богарна ділянка поблизу розподільчого каналу Р-1 восени 1962 року мала рівень ґрун-тових вод на глибині 1,0 м від поверхні. Мінералізація ґрунтових вод змінюва-лася від 1,1 до 1,5 г/дм3, а загальна засоленість орного шару становила 0,39 %, в підорному – 0,165 %, на глибині 40-60 см – 0,142 %. Накопичення солей в ор-ному шарі та й усій зоні аерації відбувалося за рахунок підтягування вологи й солей з рівня ґрунтових вод, випаровування вологи й відкладання солей у твер-дій фазі богарного ґрунту. Діаграми розподілу солей у профілі богарного ґрунту на осінь 1962 р. приведено в додатку Ж, рис. Ж.4.1.

Богарні ґрунти в орному шарі мали сульфатний тип засолення і відноси-лися до середньозасолених. Нижче у профілі богарні ґрунти мали сульфатно-хлоридний та хлоридно-сульфатний типи засолення і відносилися до слабо за-солених.

На інших богарних ділянках масиву де рівень ґрунтової води знаходився на глибині 3-4,5 м накопичення солей у ґрунтах у порівнянні з періодом до по-чатку зрошення було незначним і не перевищувало 0,08 % у верхньому метро-вому шарі.

Установлений на зрошувальних ґрунтах у 1962 р. гідроморфний промив-ний тип водного режиму спостерігався аж до 1992 року. Засоленість цих ґрунтів носила квазівстановлений характер: на кінець вегетаційного періоду спостері-гали підвищення засоленості до 0,15-0,25 %, із наступним вимиванням накопи-чених солей в шари, що залягають нижче, і ґрунтові води осінньо-зимовими опадами. Це підтверджується результатами досліджень після 10 й 11 років зро-шення.

На кінець вегетаційного періоду 1966 року (після 10 років зрошення) спо-стерігали подальше зростання умісту солей у верхньому метровому шарі ґрун-ту, але при цьому рівень ґрунтової води вже становив 1,2 м від поверхні. Тож, накопичення солей у зрошуваних ґрунтах відбувалося як за рахунок солей зро-

190

шувальної води, так і за рахунок солей ґрунтових вод. Загальна засоленість верхнього метрового шару на кінець 1966 р. становила 0,143 %, а загальні запа-си солей зросли до 20,784 т/га. Тип засолення був хлоридно-сульфатним каль-цієво-натрієвим, ступінь засолення слабкий. Ще через рік зрошення при рівні ґрунтової води 1,2-1,0 м засоленість верхнього метрового шару підвищилася до 0,178 %, а запаси солей до - 25,763 т/га. Тип і ступінь засолення залишалися та-кими ж як були на кінець 1966 р. За умістом токсичних солей в еквівалентах хлору зрошувані ґрунти на кінець 1967 р. перейшли в розряд середньо засоле-них [35].

Саме в цей період значна частина зрошуваного масиву була підтоплена, як за рахунок утрат із зрошувальної мережі (до 35 % води витрачалося на фор-мування підканальних куполів), так і за рахунок великих поливних та зрошува-льних норм. Саме тому, вже в 1962 р. розпочалося облицювання зрошувальної мережі Інгулецької системи бетоном (спочатку каналу Р-1, потім інших). Після облицювання каналів бетоном утрати води на інфільтрацію зі зрошувальної ме-режі скоротилися в 3,5-4 рази. В цей час тривало будівництво дренажної мережі на підтоплених ділянках зрошувальної системи.

Чергове обслідування зрошуваних земель у серпні 1987 р. через 31 рік від початку зрошення підтвердило існування встановлених ще в 1962 р. процесів – гідроморфного промивного типу водного режиму та квазівстановленого харак-теру засолення ґрунтів із зміщенням сольового піку засолення з верхніх 0-40 см шарів на глибину 60-100 см. Це пов’язано з побудовою дренажу і підтриманням рівня ґрунтових вод на більш низьких від поверхні відмітках. Тип засолення у всій двохметровій товщі за аніонами хлоридно-сульфатний, за катіонами у вер-хніх 0-80 см кальцієво-натрієвий, глибше – магнієво-натрієвий. Ступінь засо-лення слабкий.

36-літнє зрошення чорноземів південних слабо мінералізованими хлори-дно-сульфатними натрієвими водами призвело до значної зміни хімічного скла-ду ґрунтів, а також до збільшення загального вмісту солей у водній витяжці в порівнянні з вихідним. Якщо у верхньому 0-20 см прошарку ґрунтів збільшення кількості солей склало майже 400 %, у прошарку 20-40 см - 500, то в прошарку 60-80 см - більш 900 % [7]. В цілому, у метровому шарі ґрунтів сума легкороз-чинних солей за 35 років зрошення зросла більш ніж у 5 разів і складала 0,152 % [271], що не давало права класифікувати ґрунти як засолені (додаток Ж, табл. Ж.4.3) [35, 329].

Збільшення кількості легкорозчинних солей у профілі зрошуваних ґрун-тів відбувалося при зростанні всіх іонів за винятком НСО3

-. На відміну від ін-

191

ших, вміст іонів НСО3- підвищувався з глибиною, але не перевищував значень

до початку зрошення (додаток Ж, табл. Ж.4.4). Уміст іонів хлору зріс на 0,24-0,66 мг-екв/100 г ґрунту. При цьому, най-

вищі концентрації як хлору, так і натрію зафіксовані в прошарку ґрунтів 60-80 см. Найбільш високий уміст сульфатів і кальцію відзначено також у цьому прошарку ґрунтів. Їхні концентрації складали 2,2 і 1,66 мг-екв/100 г ґрунту, що в 52 і 16,6 разів перевищувало цей показник до початку зрошення й у 3,6 і 4,7 рази - концентрацію на незрошуваних землях.

Концентрація іонів магнію збільшувалася з глибиною й у прошарку 100-120 см складала 0,68 мг-екв/100 г, що в 2 рази вище, ніж на незрошуваних по-лях і в 6,8 разів перевищувала цей показник до початку зрошення.

На тенденцію збільшення вмісту натрію в ґрунтовому розчині в 10-47 ра-зів, у порівнянні з вихідним станом при зрошенні мінералізованими водами, і на вирівнювання вмісту магнію у профілі при вторинно-гідроморфних умовах указують Полупан М.І. і Ковальов В.Г. [389,390]. Проведені дослідження підт-верджують цю закономірність, як і те, що в зрошуваних ґрунтах знизилося співвідношення іонів кальцію до натрію. Тип засолення ґрунтів змінився з хлоридно-гідрокарбонатного натрієво-кальцієвого до хлоридно-сульфатного кальцієво-натрієвого. При цьому величи-на водневого показника рН зросла з 6,3 до 7,2-7,6, тобто реакція розчинів ґрун-тів характеризувалася як слаболужна (додаток Ж, табл. Ж.4.2).

Глибина рівня ґрунтових вод у вегетаційний період становила 2,0-2,8 м. Мінералізація ґрунтової води 2400 мг/дм3, вміст іонів: НСО3

- - 4,5 мг-екв/дм3, Cl- - 15,4, SO4

2+ - 16,7, Са2+ - 7,2, Mg2+ - 15,0, Na+ - 14 мг-екв/дм3 [172]. Слід зазначити, що на незрошуваній ділянці концентрація легкорозчин-

них солей у метровому профілі збільшилася майже у два рази, у порівнянні зі станом до початку зрошення. При цьому відзначено збільшення вмісту усіх без винятку іонів. На незрошуваних ділянках збільшення вмісту солей пояснюється процесами вторинного засолення за рахунок повсюдного зростання і близького залягання рівня ґрунтової води від поверхні (1-3 м). Величина водневого показника рН водної витяжки незрошуваних ґрунтів також підвищилася й складала 6,8-7,4 (додаток Ж, табл. Ж.4.2). Зменшення водоподачі на зрошення з 1993 по 1998 рік призвело до зміни типу водного режиму з промивного на гідроморфно-випаровувальний і харак-теризувалося порушенням сталого рівноважного водно-сольового балансу в зо-ні аерації, що спричинило за собою накопичення солей у ґрунтах зони аерації і

192

материнській породі в другій половині вегетаційного періоду. Найбільше нако-пичення солей відзначено в прошарку 40-100 см і складає 0,33-0,44 %. Джере-лом засолення є ґрунтові води, що залягають близько. При глибині залягання ґрунтових вод 2-3 м висхідний тік капілярної вологи витрачається на транспі-рацію й випаровування. В міру витрати висхідної капілярної вологи на випаро-вування й транспірацію в профілі гідроморфних ґрунтів відбувається випадання в осад продуктів, розчини яких досягли насичення. Хімічні реакції й диферен-ціація продуктів осадження в ґрунтовому профілі залежать від хімічного складу ґрунтових вод і хімічного складу засолення твердої фази ґрунтів і материнської породи. При мінералізації ґрунтових вод 2-5 г/дм3, як правило, накопичуються легкорозчинні солі - хлориди натрію, кальцію, і магнію. Ґрунти характеризу-ються як слабо й середньо засолені з хлоридно-сульфатним магнієво-кальцієвим і сульфатним магнієво-кальцієвим типом засолення. За глибиною залягання сольового горизонту ґрунти відносяться до солончакуватих. Верхній шар ґрунту 0-40 см залишився незасоленим (додаток Ж, табл. Ж.4.2). Уміст то-ксичних солей в еквівалентах хлору з глибини 60 см перевищував 1 мг-екв на 100 г ґрунту, що свідчить про середній ступінь засолення.

Запаси солей у метровому шарі ґрунтів зростали до побудови дренажу з 3,64 т/га в 1957 році до 11,039 - 1959, 17,248 – 1962, 20,784 - 1966, 25,763 – 1967. Пізніше (1972-1992 рр.) після введення дренажу й стабілізації рівня ґрун-тових вод і при промивному типі водного режиму засоленість верхнього метро-вого шару мала стабільний характер 21,073 т/га у 1987 р., 23,415 - 1992 р. При зміні промивного типу водного режиму на гідроморфно-випаровувальний запа-си солей у верхньому метровому шарі ґрунту зросли до 42,87 т/га в 1998 році, а в шарі 100-200 см – до 34,535 т/га, що в 3,4 рази перевищувало їх запаси до по-чатку зрошення (додаток Ж, табл. Ж.4.3). За цей період на 1 га ґрунтів було по-дано близько 143 тис. м3 поливної води і разом із водою внесено в ґрунти біля 159 т/га солей. Запаси солей у метровому шарі зрошуваних ґрунтів за 40 років зрошення зросли у 11,8 рази. Уміст сульфатів підвищився з 0,434 до 22,756 т/га, хлоридів - із 0,334 до 3,704, гідрокарбонатів - із 1,936 до 4,766, кальцію - із 0,466 до 5,907, магнію - із 0,136 до 2,67 і натрію - із 0,334 до 2,887 т/га (додаток Ж, табл. Ж.4.4).

193

4.5.2. Динаміка сольового режиму зрошуваних чорноземів південних в умовах постійного глибокого залягання рівня ґрунтової води

Дослідження проведено на полях Миколаївської дослідної сільськогос-подарської станції, розміщеної у межах лесового плато на вододілі. З 1957 р. вивчали вплив зрошення слабо мінералізованою сульфатно-хлоридною натріє-вою водою на зміну родючості чорноземів південних важко суглинкових круп-нопилуватих-мулистих. Первинна концентрація легкорозчинних солей у ґрун-тах і породах, як правило, невелика. Проте в умовах зрошення водою підвище-ної мінералізації спостерігаються процеси накопичення й міграції солей у про-філі зони аерації.

До початку зрошення вміст солей у метровому шарі ґрунтів збільшувався з глибиною і змінювався від 0,038 % в орному прошарку до 0,060 % у прошарку 45-55 см. Глибше у профілі знижувався до 0,041 % у шарі 70-80 см, глибше зростав до 0,049 % у шарі 100-110 см та до 0,077 % - у шарі 170-180 см (додаток Ж, табл. Ж.4.5). Ґрунти характеризувалися як незасолені і мали сульфатно-гідрокарбонатний натрієво-кальцієвий тип засолення у шарі 0-200 см [329]. У цей же період рівень ґрунтової води на ділянці знаходився на глибині більше 14 м, а її мінералізація складала 1-3 г/дм3 гідрокарбонатно-хлоридного магнієво-натрієвого складу [55, 172].

У перші 10 років зрошення чорноземи південні змінили тип водного ре-жиму з автоморфного не промивного на автоморфний промивний з підняттям рівня ґрунтових вод у 1965 р. до 8,3 м.

В 1957-1973 роках на Інгулецькій зрошувальній системі застосовували поливні норми 500-1500 м3/га, а зрошувальні сягали 4000-8000 м3/га За період із 1958 по 1967 рр. на 1 га ґрунтів було подано близько 40 тис. м3 води. Разом із поливною водою в ґрунти надійшло 39,7 т/га солей.

За перші 10 років зрошення було відзначено зростання загальної засоле-ності ґрунтів майже в 3 рази за рахунок зростання усіх головних іонів, але най-більше – хлоридів, сульфатів, натрію. Запаси легкорозчинних солей у верхньо-му 1-метровому шарі зрошуваного ґрунту зросли з 4,963 т/га у 1957 р. до 14,96 т/га у 1967 р.; у шарі 100-200 см - з 10,247 до 16,724 т/га відповідно (додаток Ж, табл. Ж.4.6) [283].

Отже, за рахунок зрошувальної води та розчинення й перерозподілу де-яких первинних солей твердої фази ґрунту у профілі 2–х метрової товщі зрошу-ваних ґрунтів накопичилося близько 16,47 т/га солей, що складає близько 41,5 % від поданої кількості з поливною водою. Ґрунти в деяких горизонтах (0-20,

194

60-200 см) на кінець 1967 р. перейшли до розряду слабко засолених, а тип засо-лення змінився з сульфатно-гідрокарбонатного натрієво-кальцієвого на хлорид-но-сульфатний кальцієво-натрієвий.

Протягом періоду досліджень засоленість ґрунтів носила квазівстановле-ний характер: на кінець вегетаційного періоду спостерігали підвищення засоле-ності до 0,12-0,2 % за рахунок накопичення солей з поливної води, із наступним вимиванням їх осінньо-зимовими опадами в глибші шари і ґрунтові води. Не-обхідно відмітити, що ґрунтові води й сьогодні на цій ділянці залягають глибше 5 м і участі у формуванні водно-сольового режиму зони аерації не приймають. Саме цим пояснюється більш-менш стабільна гідрогеолого-меліоративна ситу-ація в даному господарстві у порівнянні з іншими осолонцьованими та слабо й середньо засоленими ділянками Інгулецького зрошуваного масиву, дослідже-ними раніше [55,172,249.269].

Після 25-річного періоду зрошення засоленість ґрунтів зросла в орному шарі з 0,033 до 0,076 %, у шарі 20-40 – з 0,0375 до 0,078 %. Найвища засоле-ність спостерігалась в шарі ґрунту 100-150 см – 0,136 % (додаток Ж, табл. Ж.4.5). Найбільш значно у цей період накопичувалися солі сульфатів й хлори-дів натрію та магнію. У шарі ґрунту 80-200 см концентрація сульфатів зросла у 3,6-5,8 рази, хлоридів – у 3,6-7 рази. Уміст натрію у шарі ґрунтів 100-200 см зріс у 3,1-3,6 рази, а магнію – у 2-3,8 рази. Запаси легкорозчинних солей у вер-хньому метровому шарі зрошуваних ґрунтів у порівняння з періодом 1967 р. зменшилися – на 3,038, а в шарі 100-200 см – збільшилися на 2,375 т/га, тобто в цілому у шарі 0-200 см були стабільними (додаток Ж, табл. Ж.4.6).

Виявлені закономірності зміни засоленості зрошуваних ґрунтів в умовах глибокого залягання рівня ґрунтових вод мають тенденцію подібну до умов з близьким залягання рівня ґрунтової води у Снігірівському районі, але з меншим ступенем засолення й накопичення солей у верхньому 0-100 см шарі. Зменшен-ня ступеню засолення зрошуваних ґрунтів при більш глибокому рівні ґрунтових вод пояснюється промиванням слабо засолених зрошуваних ґрунтів осінньо-зимовими опадами на більш значну глибину і значно меншим впливом ґрунто-вих вод на процеси вторинного засолення в зоні аерації або їх відсутністю у по-рівнянні з ділянками які мають близьке заляганням рівня ґрунтових вод. При цьому тип водного режиму зрошуваних чорноземів південних Миколаївської сільськогосподарської станції аж до 1992 р. залишався автоморфним промив-ним.

За ступенем засолення ґрунти в 1982 р. у шарі 0-50 см класифікувалися як незасолені [35], а в шарі 50-200 см – слабко засолені із хлоридно-сульфатним

195

хімізмом аніонного засолення у всьому 0-200 см шарі. За катіонним хімізмом засолення вони відносилися до кальцієво-натрієвого у шарі ґрунту 0-120 см і до магнієво-натрієвого – у глибших шарах 120-200 см.

Відмічена тенденція квазівстановленого накопичення водно-розчинних солей у профілі зрошуваних ґрунтів спостерігалася і в наступний період. При обслідуванні зрошуваних ґрунтів через 35 років після початку зрошення (у 1992 р.) спостерігали майже стабільне у порівнянні з попереднім 1982 р. періодом обслідування накопичення солей як у шарі 0-100 см, так і в шарі 100-200 см. Тип засолення залишався хлоридно-сульфатним у всьому 0-200 см шарі. У шарі 0-80 см ґрунти були незасоленими, а в шарі 80-200 см – були слабко засолені.

З 1992 р. на Інгулецькій зрошувальній системі через економічну й полі-тичну нестабільність значно скоротилися поливні й зрошувальні норми. Тип водного режиму змінився з автоморфного промивного на автоморфний ірига-ційно-випітний. Це сприяло більш значній концентрації у 0-200 см шарі ґрунтів солей. Так, після 40 років зрошення (1998 р.) концентрація солей в орному шарі зросла до 0,097 %, а на глибині 120-140 см – 0,198 %. Серед солей продовжу-вали накопичуватися сульфати магнію та кальцію, у значно меншій мірі – су-льфати натрію (додаток Ж, табл. Ж.4.5).

Якщо порівняти ці дані засолення ґрунтів з аналогічними даними отри-маними при близькому заляганні рівня ґрунтових вод (Снігірівський р-н), то стає очевидним, що рівень ґрунтових вод впливає не тільки на загальну вели-чину засолення як верхнього метрового шару, так і всієї зони аерації, а й на глибину максимального піку засолення в зоні аерації. Так, при глибокому заля-ганні рівня ґрунтових вод пік максимального засолення припадає на глибину 120-140 см, а при близькому – 60-80 см, а ступінь засолення відповідно 0,198 та 0,448 %. Більш детальний аналіз подібних результатів при допомозі математич-них методів досліджень допоміг встановити закономірності засолення ґрунтів зони аерації в залежності від глибини й мінералізації рівня ґрунтових вод. Ці результати наведено нижче.

У 1998 р. концентрація сульфатів у шарі 100-200 см досягла 1,3-2,4 мг-екв/100 г ґрунту, магнію – 0,85-1,52, а натрію – 0,84-0,98 мг-екв/100 г ґрунту. У цьому ж шарі ґрунту знизилася концентрація хлоридів з 0,49-0,44 мг-екв/100 г ґрунту у 1982 р. до 0,24-0,4 мг-екв/100 г ґрунту у 1998 р. Знизилася також кон-центрація гідрокарбонатів у шарі ґрунту 120-200 см з 0,58 у 1982 р. до 0,47 мг-екв/100 г ґрунту у 1998 р. Отже, 40-літнє зрошення чорноземів південних слабо мінералізованими хлоридно-сульфатними натрієвими водами р. Інгулець приз-вело до значної зміни хімічного складу ґрунтів, а також до збільшення загаль-

196

ного вмісту солей у водній витяжці в порівнянні з вихідним станом. Тип аніонного засолення ґрунтів у 1998 р. в шарі 0-100 см залишався хло-ридно-сульфатним, а в шарі 100-200 см змінився з хлоридно-сульфатного на сульфатний. За катіонним складом хімізм засолення був натрієвим у шарах ґру-нту 0-40 та 60-80 см, кальцієво-магнієвим – у шарі 40-60 см, натрієво-магнієвим – у шарах 80-120 та 140-200 см і магнієво-натрієвим – у шарі ґрунту 120-140 см. За ступенем засолення зрошувані 40-років чорноземи південні з глибоким заля-гання рівня ґрунтової води класифікувалися як незасолені у всьому 0-200 см профілі.

Величина водневого показника рН зросла в орному шарі з 7,0 до 7,2, та занизилася в інших горизонтах з 7,5-8,4 до 7,2-7,5, тобто реакція розчину ґрун-ту характеризується як слабо лужна (додаток Ж, табл. Ж.4.5).

За 40 років зрошення на кожен гектар земель було вилито близько 130 тис. м3 води. Разом із поливною водою на поверхню зрошуваних ґрунтів було внесено біля 135 т/га солей: СО3 – 0,45 т/га, НСО3 – 22,66, SO4 – 42,43, Cl – 28,33, Ca – 9,63, Mg – 6,28, Na – 21,95, K – 1,04, NO2 – 0,010, NO3 - 1,599, NH4 – 0,091, Р2О5 - 0,234 т/га.

Запаси солей для кожного горизонту ґрунту розраховано за формулою: S = s ·d·l·100.

де S - запаси солей у інтервалі визначення, в т/га для шару в м; s – уміст солей у ґрунтах розрахункового шару, %; d – щільність ґрунту, т/м3; l – товщина роз-рахункового шару ґрунту, м; 100 – коефіцієнт перерахунку в т/га. Необхідно відмітити зростання щільності зрошуваного ґрунту, особливо у верхньому метровому шарі: з 1,24 т/м3 у 1957 р. до 1,362 – у 1982 р. та до 1,414 т/м3 у 1998 р. (додаток Ж, табл. Ж.4.6).

Запаси солей у метровому шарі зрошуваних ґрунтів протягом усього пе-ріоду досліджень зростали й коливалися від 4,963 т/га в 1957 році до 14,96 - 1967, 11,92 – 1982, 12,956 – 1992 і до 13,40 т/га в 1998 році (табл. Ж.4.6).

Отже, запаси солей у верхньому метровому шарі зрошуваних ґрунтів ста-більно підвищувалися і за 40 років зрошення зросли у 2,7 рази у порівнянні з періодом до початку зрошення. З внесених із поливною водою 136 т/га солей, у верхньому метровому шарі зрошуваного ґрунту акумулювалось 8,44 т/га, тобто лише 6,15 %. При цьому, вміст сульфатів за весь період зрошення у цьому шарі підвищився з 0,934 до 4,13 т/га, хлоридів - із 0,412 до 1,38, гідрокарбонатів - із 2,355 до 4,32, кальцію - із 0,784 до 1,88, магнію - із 0,188 до 0,76 і натрію - із 0,299 до 1,60 т/га (додаток Ж, табл. Ж.4.6).

У шарі зрошуваного ґрунту 100-200 см накопичення солей за період зро-

197

шення складає 16,866 т/га, або 13 %, а в шарі 0-200 см – 25,299 т/га або 19,2 % від суми внесених із поливною водою. Найбільш значно за цей період у 0-200 см шарі ґрунту накопичувалися сульфати, потім магній, натрій, хлориди, гідро-карбонати. Якщо підрахувати відсоток накопичених іонів у ґрунтах від суми того, що було внесено з поливною водою за 40 років отримаємо такі значення: НСО3 8,5 %; Cl – 7,8 %; SO4 - 34,9 %, Ca – 11 %, Mg - 37 %, Na - 16,4 %. Отже, підсумовуючи вище приведені результати, необхідно зробити висновок, що ін-гредієнти найбільш розчинних у воді солей найменше накопичуються у профілі зрошуваних слабо мінералізованою водою ґрунтів.

4.5.3. Оцінювання зміни фізичних, водно-фізичних показників зрошуваних ґрунтів

Кількість води в ґрунті й породі за інших рівних умов залежить від шпару-ватості, пористості, гранулометричного складу і водних властивостей: вологоє-мкості, водовіддачі, дефіциту насичення, водопроникності, капілярного піднят-тя. Ґрунт й порода може мати різну зволоженість. Зазначені характеристики зу-мовлюють фізичні, водно-фільтраційні та інженерно-геологічні властивості ґрунту й гірської породи.

В чорноземах південних легкоглинистих та важкосуглинкових що сформо-вані на рівнинних плато півночі зрошуваного масиву (Снігірівський та Жовтне-вий райони Миколаївської обл.) найбільш вагомі фракції мулу та крупного пи-лу з умістом часток в межах 33,7-39,6 % та 26,33- 39,2 %. Уміст фракції піску у цих ґрунтах не перевищує 19,4 % (додаток Ж, табл. Ж.5.1).

Чорноземи південні середньосуглинкові, які сформувалися ближче до схи-лів річкових долин Південного Бугу й Інгульця мають у своєму складі найбільш вагому крупнопилову фракцію з умістом часток 47,07-50,34 %. Ці ґрунти міс-тять значно менше середнього й дрібного пилу, мулу й глини.

Важкосуглинкові лучно-чорноземні й темно-каштанові ґрунти мають гра-нулометричний склад близький до складу чорноземів південних важкосуглин-кових і розміщені на півночі Білозірського р-ну Херсонської області. На півдні масиву та на землях що примикають до долини Дніпра розміщені темно-каштанові й каштанові ґрунти легко- й середньосуглинкового гранулометрич-ного складу в яких також переважає фракція крупного пилу.

На полях Миколаївської дослідної сільськогосподарської станції, розміще-ної у межах лесового плато на вододілі у механічному складі 40 років зрошува-них ґрунтів відмічено зниження умісту глини й мулу у шарі 0-40 см на 5,3-1,0

198

% та 7,4-1,2 % відповідно. У цьому шарі відмічено зростання крупного та дріб-ного пилу. Наразі у шарі 45-70-110 см відмічено накопичення фракції глини, мулу на 4,7-1,8 % за рахунок зниження фракції дрібного піску, крупного пилу у порівнянні з 1957 р. [249].

Суглинкові й глинисті ґрунти й гірські породи відносяться до важких. Во-ни мають високу зв'язність і вологоємність, містять більше органічних речовин, мінеральних солей.

Найбільш типовий гранулометричний склад ґрунтів Інгулецького масиву за класифікацію Качинського [184] приведено у додатку Ж, табл.Ж.5.1.

До основних фізичних показників ґрунтів і гірських порід відносяться щільність скелету породи, щільність твердої фази й пористість.

На щільність ґрунту впливає мінералогічний, механічний склад, а також уміст органічних речовин, структурність, будова і механічна обробка, яка сут-тєво змінює щільність ґрунту у орному шарі. У мінеральних ґрунтах і материн-ській породі Інгулецької зрошувальної системи щільність змінюється у широ-ких межах від 1,14 до 1,76 г/см3 (додаток Ж, рис. Ж.5.1).

У більшості приведених в додатку Ж, рис. Ж.6.1 профілів щільність ґрунту зростає з глибиною. У багатьох розрізах найбільша щільність ґрунту спостері-гається в ілювіальному шарі або в шарі вмивання мулистих речовин, який зна-ходиться на межі максимального промочування ґрунтів більшістю поливів. Для багатьох розрізів глибина вмивання вимитих і винесених з верхніх горизонтів мулистих часток складає 70-120 іноді до 130 см.

Значення щільності твердої фази ґрунтів і материнської породи Інгулець-кої зрошувальної системи має істотні розбіжності як за горизонтами профілю, так і за типами ґрунтів. Так, в орному шарі темно-каштанових ґрунтів вона змі-нюється від 2,43 г/дм3 “Городній Гігант” до 2,66 г/дм3 “Перемога”, чорноземів південних - від 2,61 г/дм3 “Маяк” до 2,68 г/дм3 Миколаївська сільськогосподар-ська дослідна станція. З глибиною щільність твердої фази ґрунту зростає до 2,7-2,73 на глибині 90-130 см [55, 172, 184, 264. 350].

Загальна пористість ґрунтів Інгулецької зрошувальної системи має значні коливання і в орному шарі змінюється від 45,2 до 54,6 % (додаток Ж, рис. Ж.5.2). З глибиною ґрунтового профілю пористість ґрунтів знижується. Найме-ншу пористість мають чорноземи південні суглинкові, де вона в ілювіальному горизонті на глибині 60 см не перевищує 38 %. Найбільш високу пористість у верхніх шарах ґрунту мають чорноземи південні легкоглинисті Миколаївської сільськогосподарської дослідної станції.

В цілому до початку зрошення пористість у верхніх горизонтах більшості

199

ґрунтів становила 55-65 % [55, 172, 350]. У глибших горизонтах вона знижува-лася до 43-48 %, але в цілому у чорноземах південних важкосуглинкових рад-госпу “40-років Жовтня” була вищою ніж є нині (додаток Ж, табл. Ж.5.2).

Варто відмітити таку закономірність: чим довше зрошуються чорноземні ґрунти і породи на яких вони залягають, тим меншою стає у них пористість, пі-двищуються щільність і щільність твердої фази.

Необхідно відмітити, що на щільність скелету ґрунту, щільність твердої фази ґрунту та їх пористість великий вплив має система обробітку ґрунту та внесення органічних добрив і приорювання подрібненої соломи, які суттєво знижують ці показники. Так, глибока оранка на 40-45 см знижує щільність ґру-нту у шарі 0-60 см на 0,2-0,04 г/см3, а пористість ґрунту зростає на 4,3-1,3 % і більше. На Інгулецькій зрошувальній системі у перші 10 років зрошення відмі-чали суттєве зниження щільності ґрунту й пористості, але після внесення гіпсу на поверхню ґрунту і наступного глибокого обробітку відмічали неодноразове зниження цих показників. То ж однозначного висновку про суттєве й стабільне ущільнення зрошуваних ґрунтів сьогодні робити не слід. Цей процес стабілізу-вався на певному рівні ще у 80-ті роки минулого століття й нині має коливаль-ний характер, як в одну, так і в іншу сторону.

Вода у ґрунті є головним його компонентом і одним із головних факторів родючості та вивітрювання мінералів, що сприяє протіканню біологічних та бі-охімічних процесів. Нестача води у ґрунті, як і поживних речовин, негативно впливає на розвиток рослин і врожай. Саме тому визначення вологості ґрунту є найбільш розповсюдженим ґрунтовим аналізом, який використовують для встановлення часу обробітку ґрунту й висівання рослин, терміну призначення поливів, розрахунку водоспоживання сільськогосподарських культур, прогно-зування урожайності й ін. Вологість ґрунту змінюється як у часі, так і у профілі ґрунту. В додатку Ж, рис. Ж.5.3 приведено динаміку зміни вологості ґрунту під озимою пшеницею на чорноземах південних середньосуглинкових радгоспу “40-років Жовтня” Снігірівського району.

З малюнку видно, що вологість ґрунту на 20 квітня у верхньому 0-110 см шарі була близькою до найменшої вологоємності. У нижчих шарах чорноземів південних після осінньо-зимових опадів вона була нижчою найменшої волого-ємності на 0,3-2,3 %. У подальшому до збирання озимої пшениці поливів не проводили і вологість ґрунту знижувалася, але критичних величин нижчих 0,7 НВ не досягала.

Отже, для чорноземів південних важкосуглинкових і середньо-суглинкових діапазон продуктивної вологості у верхньому 0-40 см шарі знахо-

200

диться в межах від 20-18 % до 30-25 % вагових. Для нижчих горизонтів цей ін-тервал знижується й становить від 17-13 % до 23-20 %

Повні запаси вологи у ґрунтах Інгулецької зрошувальної системи зміню-ються у значних межах як пошарово, так і для різних типів ґрунтів. Найбіль-шими вони є для легкосуглинкового темно-каштанового ґрунту, а найменшими - для чорнозему південного важкосуглинкового радгоспу “40-років Жовтня” (додаток Ж, рис. Ж.5.4, табл. Ж.5.3).

Вологість в'янення рослин – ступінь зволоження ґрунту, при якому почи-нається стійке засихання рослин. На основі даних вологості в'янення рослин і загального умісту вологи у ґрунті вираховують запаси продуктивної вологи. Вологість в’янення рослин (вагова) для ґрунтів Інгулецької зрошувальної сис-теми змінюється в значних межах від 1-2 % для піщаних ґрунтів до 13-14 % і більше для глинистих (додаток Ж, рис. Ж.5.5).

Найменшу вологість в’янення рослин мають легкосуглинкові темно-каштанові ґрунти південної частини зрошуваного масиву, а найбільшу чорно-земи південні легкоглинисті та важкосуглинкові північно-західної й північної частини масиву. Величина максимальної гігроскопічності ґрунтів Інгулецької зрошувальної системи змінюється в межах від 2 до 12-15% (додаток Ж, рис. Ж.5.6).

Для піщаних і супіщаних ґрунтів найменша вологоємність складає від 5 до 20 %, для суглинкових і глинистих - від 20 до 45 %. Типові епюри фактичної найменшої вологоємності різних типів ґрунтів Інгулецької зрошувальної систе-ми приведено в додатку Ж, рис. Ж.5.7.

Коефіцієнт фільтрації орного шару чорноземів південних важкосуглинко-вих у північній частині Інгулецької зрошувальної системи до початку зрошення змінювався від 0,00042 до 0,00055 см/с або 0,363-0,475 м/добу. З глибиною ко-ефіцієнти фільтрації суттєво знижувалися і в шарі 30-50 см становили 0,00025-0,0004 см/с або 0,216-0,346 м/добу. Ще глибше, в шарі ґрунту 50-100 см, вони рідко перевищували 0,00022 см/с або 0,19 м/добу [55, 172, 241].

За 40-45 років зрошення коефіцієнти фільтрації тих же ґрунтів зменшили-ся в прошарку 0-30 см більш ніж на 25 %, а в прошарку 30-100 см - майже на-половину і складають 0,00033-0,00028 см/с або 0,285-242 м/добу і 0,00015-0,00013 см/с або 0,13-0,112 м/добу [264]. Це пов’язано з зростанням у профілі ґрунту мулистої й дрібно пилуватої фракції, які призвели до закупорення поро-вого простору, збільшення щільності й зменшення пористості. Але це відно-ситься лише до невеликих за розміром монолітів ґрунтів непорушеної структу-ри. Насправді, на великій території зрошуваного поля, особливо коли вологість

201

ґрунту знижується нижче 0,65 % НВ і на поверхні утворюються численні трі-щини, які сполучаються із ходами землерийних після чергового поливу або до-щу відбуваються зовсім інші умови фільтрації, переміщення й поглинання води ґрунтом.

Аерація чорноземів південних Миколаївської сільськогосподарської дос-лідної станції при найменшій вологоємності знижується від 25,4 % у верхньому 0-20 см шарі до 18,1 % на глибині 70-80 см і 17 % - на глибині 130-140 см. По-вітроємність чорноземів південних Миколаївської сільськогоспо-дарської дос-лідної станції у % протягом вегетаційного періоду 1998 р. приведено в додатку Ж, рис. Ж.5.8. Приведені дані свідчать, що у верхньому 0-30 см шарі ґрунту ці показники є близькими до оптимальних для ґрунтів. У нижньому горизонті чо-рноземів південних 40-60 см повітроємність не перевищує 15 %.

4.5.4. Дослідження впливу тривалого зрошення на зміну фізико-хімічних

показників зрошуваних ґрунтів

4.5.4.1. Зміни фізико-хімічних показників зрошуваних ґрунтів в умовах близького залягання рівня ґрунтової води

Ґрунтовий поглинальний комплекс чорноземів південних (радгосп 40-

річчя Жовтня Снігірівського р-ну) до початку зрошення характеризувався ви-соким ступенем насиченості кальцієм і магнієм. Сума основ складала 26,6-22,6 мг-екв/100 г ґрунту, зменшуючись униз по профілю (табл. 5.13). Вміст увібра-ного Са2+ в орному шарі становив 23,2 мг-екв/100 г ґрунту або 89,9 % від суми основ, зменшуючись із глибиною до 18 мг-екв/100 г ґрунту або 79,6 % від суми основ у прошарку 80-100 см; увібраний магній збільшувався з глибиною від 2,3 мг-екв/100 г ґрунту або 8,9 % в орному шарі до 3,9 мг-екв/100 г ґрунту або 17,3 % у прошарку 80-100 см, а вміст увібраного натрію не перевищував 3,1 % (до-даток Ж, табл. Ж.6.1).

За ступенем осолонцювання ґрунти відносилися до не солонцюватих як за магнієм, так і за натрієм. При цьому співвідношення поглинутого кальцію до поглинутого магнію в метровому шарі змінювалося від 10,08 до 4,60.

Уміст гумусу у ґрунтах до початку зрошення знижувався з глибиною й змінювався від 3,28 % в шарі 0-20 см до 0,45 % у шарі 80-100 см. Його запаси у метровому шарі ґрунту становили близько 217 т/га.

Ґрунти з глибини 40 см скипали від НСl. Уміст СаСО3 в шарі 65-100 см перевищував 14 %, тобто ґрунти відносилися до високобуферних.

202

Зрошення ґрунтів слабомінералізованою водою вже у 1962 році призвело до слабкого (шар 0-60 см) і середнього осолонцювання за натрієм (шар 60-100 см). Уміст увібраного магнію за 6 років зрошення у орному шарі ґрунтів зріс майже в 3 рази і ґрунти перейшли в розряд слабосолонцюватих за магнієм. По-дібна тенденція була характерною для усього ґрунтового профілю.

За даними досліджень Мусієнко А.В. [350] вміст обмінного магнію в 1962 р. досяг 7-9 мг-екв/100 г, а натрію - 1-2 мг-екв/100 г ґрунту й на інших дослід-них ділянках розміщених у радгоспах ім. Кірова, “Червоний Прапор”, “ХХ з’їзду КПРС”, “Маяк” що складало 28-36 % і 3-7 % від суми обмінних основ. Отже, подібна тенденція швидкого зростання умісту поглинутих натрію й маг-нію в ґрунтовому вбирному комплексі охопила весь зрошуваний масив.

У цей час були початі спроби боротьби з осолонцюванням ґрунтів шля-хом внесення гіпсу на поверхню [55, 172] в розрахунку 1-2 т/га щорічно. Пізні-ше, аж до 1990 року, на поверхню ґрунтів вносили 3-5 т/га кожні 4-5 років, чим сприяли зниженню насамперед натрієвого осолонцювання. Незважаючи на вжиті заходи з плином часу процеси осолонцювання продовжувалися і посилю-валися (додаток Ж, табл. Ж.6.1).

На думку Ковди В.А. [195], в природі існує геохімічний антагонізм, який виникає між сполуками, що вступаючи у реакції між собою, повністю руйну-ються і не акумулюються, незважаючи на привнесення. Типовим прикладом такого псевдохімічного несумісництва є карбонати лужних ґрунтів і внесений на їхню поверхню гіпс. У такому поєднанні лужний компонент нейтралізується, а продуктом реакції є карбонати кальцію і сульфати натрію.

Na2CO3 + CaSO4 · 2H2O = CaCO3 + Na2SO4 + 2H2O Окислення сульфідів у лужному середовищі супроводжується утворен-

ням сірчаної кислоти, руйнуванням карбонатів і утворенням гіпсу або сірчано-кислого натрію на безкарбонатному фоні, збагаченням окислами заліза.

4 FeS2 + 15 O2 + 2 H2O ® 2Fe2(SO4)3 + 2 H2SO4 H2SO4 + CaCO3 ® CaSO4 + H2O + CO2

Підтвердженням протікання цього процесу є зниження вмісту карбонатів кальцію в шарі 60-100 см з 14,9-14,6 % у 1957 році до 0,96-1,8 % у 1987, тобто в період інтенсивного внесення гіпсу на поверхню зрошуваних ґрунтів. На кінець 1987 року після 31 року зрошення вміст увібраного кальцію в шарі 0-40 см зме-ншився на 3,3 мг-екв/100 г ґрунту у порівнянні з 1957 роком, а в глибших ша-рах на 1-2 мг-екв/100 г ґрунту. Відповідно вміст магнію й натрію збільшився, на 1,8-2,1 і 0,34-0,56 мг-екв/100 г ґрунту. У всьому профілі дещо знизилася сума основ (додаток Ж, табл. Ж.6.1). З глибини 40 см ґрунти перейшли в розряд сла-

203

бо солонцюватих, а з 80 см - у розряд середньо солонцюватих як за магнієм, так і за натрієм. Необхідно відмітити, що за цей період досліджень найвищий рі-вень магнієвого солонцювання відмічати у 1966 р., коли його уміст у шарі ґрун-ту 60-100 см досягав 10-11 мг-екв/100 г ґрунту, що становило 30,4-32 % від су-ми увібраних катіонів.

Наступне обслідування ґрунтів проведене у 1992 р. свідчить, що спостері-галося подальше збільшення ступеню солонцювання ґрунтів в умовах промив-ного режиму зрошення на фоні дренажу. При цьому, у вбирному комплексі ґрунтів у порівнянні з 1987 р. зріс уміст магнію на 1,5-3,5 і досяг 5,68-8,4 мг-екв/100 г ґрунту, а натрію – на 0,12-0,5 при загальному у місті в профілі 0,76-1,15 мг-екв/100 г ґрунту, зростаючи з глибиною. Уміст увібраного кальцію у профілі ґрунту знизився на 1,9-4,7 мг-екв/100 г. Дещо зменшилася загальна су-ма увібраних основ. Ґрунти у шарі 60-100 см в черговий раз перейшли в розряд середньосолонцюватих за магнієм, а в шарі 80-100 см – і за натрієм. У верхніх шарах залишалися слабко солонцюватими. Співвідношення увібраного каль-цію до увібраного магнію в метровому шарі знову зменшилося і становило: 10,08-4,60 у 1957 році; 2,42-1,89 у 1966 р.; 4,85-3,38 у 1987 р.; 2,59-1,49 у 1992 році.

Таким чином, 36-річне зрошення слабомінералізованими водами при промивному типі водного режиму, незважаючи на кількаразове внесення на по-верхню ґрунтів гіпсу, призвело до зменшення вмісту в них обмінного кальцію на 17,4-23 %, збільшення вмісту обмінного магнію на 14-20,9 % і обмінного на-трію на 1,3-2,1 %. Ґрунти в метровому шарі характеризувалися, як слабо та се-редньо солонцюваті за магнієм і за натрієм.

За твердженням Полупана М.І., Ковальова В.Г. [389,390], слабкий, серед-ній, сильний і агресивний розвиток солонцевого процесу й обумовлене ними осолонцювання зрошуваних ґрунтів потребує обов'язкового постійного засто-сування речовин, що вміщують кальцій, для підтримки концентрації кальцію в ґрунтовому розчині вище порога коагуляції, що перешкоджає активному соло-нцепроявленню.

На думку Мухи В.Д. і ін. [351], катіони магнію приймають активну участь у розвитку сучасного осолонцювання ґрунтів. Ґрунти, що мають магнієву соло-нцюватість, потребують постійного і більш інтенсивного надходження свіжої органічної речовини в сполученні з активним кальцієм. Отже, для підвищення ґрунтової родючості і спрямованого впливу на процес ґрунтоутворення, однієї меліорації натрієвих і магнієвих солонцевих ґрунтів мало, необхідно застосову-вати спільне внесення органічних добрив і речовин, що вміщують кальцій.

204

Зміна типу водного режиму в наступні 1993-1998 роки з промивного на гідроморфно-випаровувальний сприяла збільшенню вмісту увібраного кальцію у верхньому 0-60 см шарі на 1,1-1,5 мг-екв/100 г ґрунту, зниженню вмісту увіб-раного натрію на 0,4-0,25 мг-екв/100 г ґрунту, збільшенню суми основ і буфер-ності ґрунту. Крім того, ґрунти, хоч і залишилися слабо осолонцьованими за магнієм, але вийшли з розряду солонцюватих за натрієм (додаток Ж, табл. Ж.6.1). У більш глибоких шарах (60-180 см) процеси солонцювання, особливо за магнієм, збільшилися й у шарі 60-80 і 120-180 см досягли рівня сильно осо-лонцьованих (43,5-49,6 %). Ці результати, а також накопичення водорозчинних солей у цих же шарах підтверджують слушність висновків Полупана М. І і Ко-вальова В.Г. [390], що порушення водно-сольового балансу обумовлює поси-лення інтенсивності солонцевого процесу, що після 3-5 літнього періоду знову стабілізується, але на більш високому рівні.

Крім того, дослідженнями проведеними в 1994-1997 рр. на темно-каштановому легкосуглинковому ґрунті експериментального господарства Ін-ституту зрошуваного землеробства (дослідна ділянка 8) в системі краплинного зрошення при використанні для поливу слабо мінералізованих вод р. Інгулець натрієве осолонцювання ґрунту наступає лише за один вегетаційний період. При цьому у вологий за кількістю опадів рік ступінь натрієвого осолонцювання зростає з глибиною (додаток Ж, рис. Ж.6.1), у сухий з високою температурою, що викликає підтягування вологи до поверхні – осолонцювання можливе й з поверхні. Уміст поглинутого натрію зростає до 1,2 мг-екв/100 г ґрунту, що складає близько 8 % натрію від суми увібраних катіонів ґрунтового вбирного комплексу (додаток Ж, рис. Ж.6.2).

Подальше спостереження за станом зрошуваних ґрунтів проведеними в 2007 р. дослідженнями, підтверджує раніше приведені висновки Полупана М. І й Ковальова В.Г. [389], коли в профілі зрошуваних ґрунтів відмічено накопи-чення карбонатів кальцію та збільшення вмісту увібраного кальцію на 0,4-0,6 мг-екв/100 г ґрунту у порівнянні з 1998 р. Але разом з тим, у профілі ґрунту зріс уміст увібраного кальцію й магнію і відсотковий їх уміст перевищив значення які були у 1998 р.

Отже, ґрунти після 51 року зрошення у верхньому орному шарі були не солонцюватими, у шарі 20-60 см – слабо солонцюватими, у шарі 60-80 см – се-редньосолонцюватими, а глибше сильносолонцюватими за натрієм. За умістом магнію ці ґрунти у шарі 0-60 см були слабко солонцюватими, у шарі 60-120 см – середньосолонцюватими, глибше – сильносолонцюватими.

Уміст гумусу у порівнянні з 1957 р. в орному шарі значно знизився, але в

205

глибших шарах значно виріс. Вміст рухомих форм калію і фосфору в часі і профілі ґрунтів змінювався,

але в орному шарі у всі роки обстежень був високим (додаток Ж,. табл. Ж.6.1). Необхідно відмітити й зміну фізико-хімічних властивостей незрошуваних

ґрунтів прилеглих територій у 2007 р. у порівнянні з 1957 р. (додаток Ж, табл. Ж.6.1). Це позначилося в першу чергу на перерозподілі гумусу - зниженні уміс-ту в орному й підорному шарах та його збільшення в шарі 60-80 см. Це поясню-ється інтенсивним використанням цих земель в землеробстві й значним їх оку-льтуренням завдяки обробітку, сівозмінам та внесенню добрив і меліорантів. Крім цього, у вбирному комплексі ґрунтів зменшився уміст поглинутого каль-цію й збільшився уміст поглинутих магнію й натрію. Співвідношення увібра-них кальцію до магнію у цих ґрунтах у порівнянні з 1957 р. знизилося більше ніж удвічі. Незрошувані ґрунти у 2007 р. в шарі 0-60 см перейшли в розряд сла-бко солонцюватих, а шарі 60-100 - середньосолонцюватих за натрієм. За уміс-том магнію незрошувані ґрунти у шарі 0-60 см були не солонцюватими, а в ша-рі 60-80 см стали – слабко солонцюватими, а глибше – середньосолонцювати-ми.

4.5.4.2. Зміни фізико-хімічних показників зрошуваних ґрунтів в умовах глибокого залягання рівня ґрунтової води

В умовах глибокого залягання рівня ґрунтової води (Миколаївська дослі-

дна сільськогосподарська станція) при зрошенні чорноземів південних спосте-рігалися практично ті ж процеси, що й на ділянці в Снігірівському районі, але з меншою інтенсивністю.

Ґрунтовий поглинальний комплекс чорноземів, південних до початку зрошення (1957 р.) характеризувався високим ступенем насиченості кальцієм і магнієм. Сума основ зростала з 24,16 мг-екв/100 г ґрунту в шарі 0-10 см до 27,75 у шарі 30-50 см, зменшуючись униз профілю до 22,09 мг-екв/100 г ґрунту в шарі 80-100 см. Вміст увібраного Са2+ в орному шарі становив 21,21 мг-екв/100 г ґрунту або 87,79 % від суми увібраних катіонів, зменшуючись із гли-биною до 17,63 мг-екв/100 г ґрунту або 79,8 % у прошарку 80-100 см; увібраний магній збільшувався з глибиною від 2,83 мг-екв/100 г ґрунту або 11,7 % від су-ми увібраних основ у шарі 0-10 см до 4,01 мг-екв/100 г ґрунту або 18,15 % у прошарку 80-100 см, вміст увібраного натрію також збільшувався з глибиною профілю й не перевищував 0,45 мг-екв/100 г ґрунту або 2,1 % від суми основ у шарі 80-100 см (додаток Ж, табл. Ж.6.2).

206

За ступенем солонцювання ґрунти відносилися до не солонцюватих як за магнієм, так і за натрієм у всьому 1-метровому профілі. При цьому співвідно-шення поглинутого кальцію до поглинутого магнію в метровому шарі змінюва-лося від 7,49 до 4,4.

Уміст карбонатів кальцію виявлено з глибини 20 см, але найвищий його уміст був у шарі ґрунту 50-70 см – 14,64 %. Ґрунти були добре забезпечені ру-хомими формами фосфору й калію.

Зрошення ґрунтів слабо мінералізованою водою вже у 1962 році призвело до слабкого осолонцювання як за натрієм, так і за магнієм і з плином часу цей процес посилювався. Після 10 років зрошення відмічено зниження умісту гуму-су у верхньому 0-40 см шарі. Це пов’язано з більшими його витратами на фор-мування значно більшої маси врожаю на зрошуваних землях у порівнянні з бо-гарними, а також із міграцією тієї частини гумусу вниз ґрунтового профілю, яка не була закріпленою поглинутим кальцієм. Порівняння умісту поглинутого ка-льцію до початку зрошення й через 10 років зрошення (додаток Ж, табл. Ж.6.2) свідчить про його зменшення на 3,1-0,4 мг-екв/100 г ґрунту у всьому 0-100 см профілі.

Незважаючи на те, що уміст суми поглинутих катіонів зріс у всьому про-філі, доля поглинутого кальцію від суми катіонів суттєво знизилася у всіх гори-зонтах і становила 75,58-65,30 %. Натомість уміст поглинутого магнію в 0-100 см профілі ґрунту на кінець вегетаційного періоду 1967 р. зріс майже в 2 і бі-льше рази. Ґрунти у всіх горизонтах цього профілю перейшли в розряд слабко солонцюватих за магнієм, уміст якого зріс до 21,97-29,61 % від суми поглину-тих катіонів. Зрошувані ґрунти в шарі 40-100 см перейшли до розряду слабко й середньосолонцюватих за натрієм.

У цей час були початі спроби боротьби з осолонцюванням ґрунтів шля-хом внесення гіпсу на поверхню [55] у розрахунку 1-2 т/га щорічно. Пізніше, аж до 1990 року, на поверхню ґрунтів вносили 3-5 т/га кожні 4-5 років, чим сприяли в першу чергу зниженню натрієвого солонцювання. Схема протікання процесу взаємодії меліоранта з солями ґрунту приведена вище.

У зрошуваних ґрунтах відмічено зниження вмісту карбонатів кальцію в шарі 50-100 см з 14,64-13,75 % у 1957 році до 6,5-10,9 % - у 1967 р., 6,0-7,4 % у 1982, тобто в період інтенсивного внесення гіпсу на поверхню зрошуваних ґру-нтів (додаток Ж, табл. Ж.6.1). Припинення внесення кальцієвих меліорантів на поверхню ґрунту з 1988 р. та значне зниження поливних норм у 1993-1998 рр. сприяло накопиченню карбонатів кальцію, особливо у верхніх шарах, де їх уміст в шарі 0-40 см став перевищувати уміст до початку зрошення.

207

На кінець 1982 року вміст увібраного кальцію зріс у профілі зрошуваного ґрунту у порівнянні з 1967 роком, на 1,3-2,8 мг-екв/100 г ґрунту, але у шарі 0-80 см залишався нижчим ніж був до початку зрошення. Уміст магнію у шарі 0-40 см знизився у порівнянні з 1967 р., але був вищим ніж до початку зрошення. У глибших 40-100 см шарах спостерігався процес його подальшого накопичен-ня. Уміст поглинутого натрію у порівнянні з 1967 р. дещо зріс, але в глибших горизонтах – знизився. У всьому профілі ґрунту зросла сума поглинутих основ (додаток Ж, табл. Ж.6.2). Співвідношення увібраного кальцію до увібраного магнію за 25 років зрошення знизилося до 3,26-4-1,76. З поверхні на глибину 1 м ці ґрунти відносилися до слабко солонцюватих за натрієм, а в орному шарі і в шарі 40-60 см - до слабко солонцюватих за магнієм. У шарі 60-100 см зрошува-ні 25 років ґрунти класифікувалися як середньо солонцюваті за магнієм, а в ша-рі 20-40 см – були не солонцюватими за магнієм.

Тенденція зростання засоленості й солонцюватості зрошуваних ґрунтів у вегетаційний період і їх розсолення й зниження солонцюватості у міжвегета-ційний за рахунок осінньо-зимових опадів продовжувалася до 1992 р. У вегета-ційний період підтримувався промивний тип водного режиму, а зрошувані ґрунти за рівнем залягання ґрунтових вод (5-8 м) у цей час відносилися до су-бавтоморфних.

Після 41 року зрошення відмічено подальше зростання вмісту увібраного магнію на 0,8-7,9 мг-екв/100 г ґрунту у всьому метровому профілі, та зниження вмісту увібраного натрію на 0,04-0,43 мг-екв/100 г ґрунту у цьому ж профілі. В орному й підорному шарах зрошуваних ґрунтів відмічено збільшення суми уві-браних основ і буферності ґрунту. Ґрунти, в шарі 0-100 см перейшли до розря-ду не солонцюватих за натрієм. У шарі 100-120 см вони були слабо солонцюва-тими, а із глибини 140 см – середньо солонцюватими за натрієм.

Магнієва солонцюватість зрошуваних ґрунтів слабомінералізованою во-дою постійно зростала і на осінь 1998 р. вони були слабо солонцюватими в ша-рах 0-20, 40-60 см, середньо солонцюватими в шарах 20-40 та 60-100 см, сильно солонцюватими в шарі 100-120 см, а в шарі 120-180 см досягли ступеню солон-ців, де уміст увібраного магнію перевищував 50 % від суми основ.

У зрошуваних чорноземах південних після зниження поливних й зрошу-вальних норм (з 1992 р.) установилася нова рівновага ступеню солонцюватості ґрунтів, яку й виявлено у 2007 р. У порівнянні з 1998 р. солонцюватість різни-лася за різними шарами, а в цілому за ступенем солонцювання як за магнієм, так і за натрієм малу ту ж тенденцію, що й у попередній період. Правда ґрунти у верхньому 0-80 см шарі в черговий раз перейшли з розряду не солонцюватих

208

у слобосолонцюваті за натрієм, а в шарі 80-180 см – стали середньосолонцюва-тими. При цьому, ступінь солонцюватості зрошуваних ґрунтів з близьким рів-нем залягання ґрунтових вод був вищим, ніж при більш глибокому їх заляганні. Тобто у їх засоленні й солонцюванні не було додаткового негативного впливу ґрунтових вод.

За цей період з 1998 до 2007 рр. уміст гумусу у зрошуваних ґрунтах про-довжував знижуватися, а в нижчих шарах – накопичувався.

Вміст рухомих форм калію і фосфору в часі й профілі ґрунтів змінював-ся, але в орному шарі у всі роки обстежень був високим (табл. Ж.6.2).

Аналіз фізико-хімічних властивостей розміщеної поруч ділянки незрошу-ваного ґрунту у 2007 р. свідчить про суттєві зміни у порівнянні з 1957 р. (табл. Ж.6.2). Відмітимо зниження умісту гумусу у шарі 0-60 см, зниження вмісту по-глинутого кальцію у шарі 0-70 см та значного зростання умісту магнію й на-трію у профілі ґрунту. Незрошувані ґрунти у шарі 0-120 см стали слабко солон-цюватими, а глибше - середньосолонцюватими за магнієм. За умістом погли-нутого натрію з глибини 60 см ґрунти слабко солонцюваті.

4.5.5. Дослідження змін мінералогічного і валового хімічного складу, вмісту мікроелементів і пестицидів у профілі чорноземів південних

при тривалому зрошенні мінералізованою водою

Для зрошення земель використовуються змішана інгулецька і дніпровська вода з мінералізацією 0,7-2,9 г/л, хлоридно-сульфатного, сульфатно-хлоридного натрієвого складу (вивченого за уніфікованими методами [460]), обумовленого співвідношенням забраних обсягів дніпровської води з обсягами скинутих ви-соко мінералізованих шахтних вод Кривбасу. Основні результати вивчення якості води у джерелі зрошення викладено у роботах [55, 163, 172, 251, 255, 263, 272, 292, 307, 347 й ін..].

Після реконструкції зрошувальної системи (облицювання каналів, побу-дови горизонтального дренажу і водозбірно-скидної мережі, захисту сіл від під-топлення) у 1973 році були переглянуті поливні і зрошувальні норми, що аж до 1993 року на системі підтримували промивний тип водного режиму і складали, відповідно, 500-750 м3/га, і 2000-5800 м3/га. Починаючи з 1993 року, у зв'язку з введенням на зрошувальних системах України ресурсозберігаючої і ґрунтоза-хисної технології вирощування сільськогосподарських культур, різко скороти-лася кількість поливів, що призвело до зниження майже на половину зрошува-

209

льних норм. Крім того, у багатьох господарствах частину поливних земель пе-ревели в розряд незрошуваних. Все це призвело до зміни еколого-меліоративного стану ґрунтів у зоні зрошення. Результати досліджень по ви-вченню змін фізико-хімічних властивостей зрошуваних ґрунтів викладено у ро-боті [55, 163, 172, 249, 271, 283, 350 й ін..].

Глинистий склад ґрунтів, має три основних шляхи формування: механіч-не (уламкове) успадкування; трансформація; новоутворення і синтез [329, 335]. У сучасних умовах продовжуються процеси еволюції складу глин. На зрошува-них масивах в обстановці підвищеного зволоження, промивання ґрунтів спо-стерігається геохімічна еволюція шляхом утрати речовини в процесі вилугову-вання. При перевищенні випаровування над надходженням води в ґрунтах ви-никають процеси еволюції шляхом приєднання речовини. В міру росту концен-трації розчинів відбувається усе більш швидка й інтенсивна зміна деградованих часток [236].

Варто зауважити, що зрошення створює умови для дуже частої зміни, протягом вегетаційного періоду, окисно-відновлювального режиму, що призво-дить до дефіциту кисню, появі сульфідів, сірководню, сірчаної кислоти і більш інтенсивного глеє- і ґрунтоутворення [398, 495, 499, 502, 505, 520].

Відібрані і проаналізовані у 1987 році зразки богарних і зрошуваних ґру-нтів на мінералогічний склад свідчать про зміни у складі фракції глини (< 50 мк) зрошуваних ґрунтів і материнської породи. Переважаючих мінералів з вмі-стом (> 50 %) як у зрошуваних, так і незрошуваних ґрунтах не виявлено. Вели-кий вміст (>10-40 %) у метровому шарі незрошуваних ґрунтів кварцу, монтмо-рилоніту, гідрослюди, а з глибини 20 см - хлориту. Домішок (5-15 %) станов-лять змішано-шарові гідрослюдисто-смектитові утворення, із глибини 40 см - кальцит, а в прошарку ґрунтів 20-80 см - польові шпати, малі домішки - низько-температурна органіка, гіпс, польові шпати (у шарах 0-20, 80-100 см) .

Тривале зрошення цих ґрунтів (30 років при промивному типі водного режиму) призвело до зменшення кількості глинистих мінералів. Так, у прошар-ку ґрунтів 0-60 см виявлено багато гідрослюди і кварцу, із глибини 60 см - хло-риту, а з 80 см - монтморилоніту. Отже, вміст одного з головних вторинних алюмосилікатних глинистих мінералів - монтморилоніту, характерні риси якого - набрякання, інтенсивне всмоктування води і повільна її віддача при висиханні, висока поглинальна спроможність (70-150 мг-екв/100 г мінералу [195, 518, 519]), висока пластичність, грузькість у вологому стані і сильна усадка при ви-сиханні, при зрошенні слабомінералізованими водами значно зменшується й у верхньому (0-60 см) прошарку складає малу домішку: у прошарку 60-80 см - до

210

5 % і лише з глибини 80 см його вміст близький до вмісту у незрошуваних ґру-нтах. (додаток Ж, табл. Ж.7.1).

Як свідчать дані досліджень [193, 351, 403], у процесі зрошення можливе перетворення монтморилоніту в гідрослюду, тобто іллітизація монтморилоніту завдяки укоріненню калію в міжшаровий простір кристалічної решітки. Слід зазначити, що з поливною водою вноситься до 20 мг калію на 1 л, тобто його вміст у інгулецькій воді значно вищий, ніж в інших джерелах зрошення (річки Дніпро, Дунай, Дністер, оз. Сасик). Крім того, ґрунти добре забезпечені рухо-мими формами калію.

У верхньому (0-60 см) прошарку зрошуваних ґрунтів зменшується вміст й іншого глинистого мінералу - хлориту, - водного силікату магнію і заліза, що містить алюміній. Хлорити мають різні модифікації кристалічної решітки, від якої залежить набрякання. Вони мають помітну поглинальну спроможність, що досягає 10-40 мг-екв/100 г, тобто значно вищу, ніж у групи каолініту [49, 193, 342]. Крім того, у цьому ж прошарку зрошуваних ґрунтів розчинився і цілком вимився найбільш цінний для сільського господарства карбонатний мінерал - кальцит, а в прошарку 60-100 см його вміст значно менший, ніж у незрошува-них. Слід зазначити, що кальцит, як і гіпс відносяться до вторинних мінералів осадового походження, а перший утворюється шляхом осадження з гарячих і холодних розчинів [55, 193, 195, 198, 335].

На думку Ковди В.А. [193] у природі існує геохімічний антагонізм, що виникає між з'єднаннями, які, вступаючи в реакції між собою, цілком руйну-ються і не акумулюються, незважаючи на привнесення. Типовим прикладом та-кої псевдохімічної несумісності є карбонати (бікарбонати) лугів ґрунту і внесе-ний на їхню поверхню гіпс. У цьому сполученні лужний компонент нейтралізу-ється, а продуктом реакції є карбонати кальцію і сульфати натрію. Окислюван-ня сульфідів у лужному середовищі супроводжується утворенням сірчаної кис-лоти, руйнацією карбонатів і утворенням гіпсу або сірчанокислого натрію на безкарбонатному фоні, збагаченому окислами заліза.

З'єднання заліза і марганцю, коагулюючи роздільно або з органічною ре-човиною і кремнеземом, утворюють у лучно-чорноземних ґрунтах вторинні мі-нерали типу змішано-шарових, що веде до гідрогенного оглеєння. Отже, трива-ле зрошення чорноземів південних при промивному типі водного режиму приз-вело до зменшення вмісту глинистих мінералів (монтморилоніт, хлорит), збі-льшенню вмісту мінералів із жорсткими структурами (кварц) і відносному зро-станню ролі гідрослюди і гідрослюдисто-смектитових утворень.


211

переваги одних над іншими, дає можливість встановити інтенсивність приско-рення процесів біогенної акумуляції і фізико-хімічного вилуговування. Всі ґрунтоутворюючі геохімічні з'єднання згруповані за рухливістю і схильності до вивітрювання. У профілі як незрошуваних, так і зрошуваних 30 років земель переважав оксид кремнію, зменшуючись із глибиною, причому в нижніх про-шарках (40-100 см) зрошуваних земель його вміст на 6,54-9,1% вищий, ніж на незрошуваних. Вміст оксидів кальцію сильно зменшувався з глибиною й у прошарку 80-100 см складав 4,88 %, а на незрошуваних - 14,37 %, що було слідством фізико-хімічного вилуговування по всьому профілю (додаток Ж, табл. Ж.7.2).

Значне зниження відношення валового вмісту Са до Мg у профілі зрошу-ваних ґрунтів (із 1,5-8,16 до 1,07-3,97) свідчило про інтенсивний процес гідроморфізму при промивному типі водного режиму. Слід зазначити підвище-ний вміст валового Al2O3, Fe2O3, FeО, TiO2, MnО, K2O, Na2O у метровому про-філі зрошуваних ґрунтів у порівнянні з богарними. Збільшення валового вмісту глинозему на 1,46-2,16 % підтверджує наявність процесу оглеєння перезволо-жених ґрунтів [193].

Припускаю, що підвищення валового вмісту оксидів заліза, титану, мар-ганцю, натрію в зрошуваних чорноземах пов'язано насамперед із більш висо-кою їхньою концентрацією в поливній воді, куди скидаються шахтні води Кри-вбасу. При зрошенні земель Генічесьської і Сакської систем водами р. Дніпро, де концентрація іонів заліза, титану, марганцю, натрію ниж-ча,збільшення валового вмісту цих оксидів не виявлено [292]. Таким чином, аналіз валового вмісту хімічних елементів після 30 років зрошення свідчив про перевагу процесів фізико-хімічного вилуговування над акумулятивними.

Зміна типу водного режиму з промивного на гідроморфно-випаровувальний вплинула на зміну валового хімічного складу лучно-чорноземних ґрунтів. Так, на фоні загальної акумуляції значної кількості речо-вин, у метровому профілі зрошуваних ґрунтів відзначено, значне зниження ок-сидів кремнію на 4,66-11,47 %, у порівнянні з попереднім періодом обстеження (1987 рік). Розчинність і рухливість кремнезему різко зростає зі збільшенням рН середовища і підвищенням температури. Значно підвищують розчинність гелів кремнезему солі NaCl, Na2SO3, і особливо NaHCO3 і Na2CO3 [8, 377]. Мо-жливо цим і пояснюється зменшення валового вмісту оксидів кремнію в остан-ні 10 років зрошення.

Вміст оксидів кальцію і магнію з 1987 по 1998 рік збільшився в усьому метровому шарі зрошуваних ґрунтів. У верхньому 0-40 см шарі й шарі 80-100

212

см продовжувалося знижуватися співвідношення Са /Мg з 1,31-0,97 у 1987 році до 1,12-0,71 у 1998, що свідчить про протікання процесу гідроморфізму [156].

Збільшення вмісту глинозему (Al2O3) у прошарку 20-60 см, що продовжу-валося в останні роки, свідчить про наявність процесу оглеєння перезволоже-них ґрунтів [48, 55, 333].

Отже, після 30 років зрошення в ґрунтах відзначено зменшення вмісту глинистих мінералів монтморилоніту, хлориту, збільшення вмісту кварцу, від-носного зростання ролі гідрослюди й гідрослюдисто-смектитових утворень, ви-луговування мінералу кальциту, збільшення валового вмісту оксидів заліза, ти-тану, марганцю, калію, натрію і значного зниження оксидів кальцію й магнію в порівнянні з богарними ґрунтами.

Зміна типу водного режиму з промивного на гідроморфно-випаровувальний вплинула на зміну валового хімічного складу лучно-чорноземних ґрунтів. На фоні загальної акумуляції значної кількості речовин, у всьому метровому профілі відзначено, значне зниження оксидів кремнію на 4,66-11,47 %. Вміст оксидів кальцію і магнію з 1987 по 1998 рік збільшився в усьому метровому шарі зрошуваних ґрунтів. Збільшення вмісту глинозему (Al2O3) у прошарку 20-60 см, що продовжувався в останні 10 років свідчить про наявність процесу оглеєння перезволожених ґрунтів. В цілому, в останні роки процеси акумуляції хімічних речовин переважали над процесами їхнього фізи-ко-хімічного вилуговування.

Уміст мікроелементів і пестицидів. Тривале зрошення чорноземів пів-денних водою, забрудненою скидами гірничорудного виробництва Криворіж-жя, відбилося на накопиченні деяких із мікроелементів у профілі ґрунтів. Мік-роелементи, як і всі розчинні з'єднання, легко мігрують із водою у вигляді ви-сокодисперсних механічних суспензій і помітно накопичуються в гідроморф-них ґрунтах при транспірації пропливаючих ґрунтових вод. Поглинання важких металів ґрунтами у великому ступені залежить від реакції середовища і від складу аніонів у розчині. При наявності у ґрунтових розчинах хлор-іонів пог-линання металів відбувається інтенсивніше.

Вивчення умісту мікроелементів у різних прошарках зрошуваних ґрунтів свідчить про накопичення вище фонового значення (для чорноземів) барію в 10 разів, сірки - 3, миш'яку - 1,3-2,2, свинцю - 1,2-1,8, цирконію - 1,7 разу. Крім то-го, в окремих прошарках відзначене перевищення фонового значення для хро-му, міді, цинку (додаток Ж, табл. Ж.7.3).

За Ковдою А.В. [193, 195], акумулятивні гіпсоносні і засолені ґрунти сприяють накопиченню рухомих мікроелементів (Ba, Sr, Cu, B, I, Li, Cs, Rb).

213

Деякі з мікроелементів (обмінні або необмінні) сорбуються гідрооксидами залі-за і марганцю (Rb, Cu, Zn, Ni, Co), а інші глинистими мінералами ґрунтів (Co, Ni, Mn, Rb). Ґрунти, збагачені кальцієм, сприяють осадженню з розчинів хрому.

Зіставлення отриманих результатів із Кларками в земній корі [377, 422, 423] свідчить про значне перевищення значень для барію в 7,8 рази, миш’яку - 5,3, сірки - 4,7, хрому - 3,6, цирконію - 2,8, свинцю - 1,3, ітрію -1,17 рази.

Нормування утримання важких металів у ґрунтах установлює граничні-припустимі значення концентрації в таких кількостях, що при тривалих впли-вах на ґрунти і що вирощуються рослини не викликали б патологічних змін або аномалій при протіканні біологічних процесів і не призвели б до накопичення токсичних елементів у сільськогосподарських культурах і організмах тварин і людини при їхньому споживанні. Фітотоксичним приймається уміст металів у ґрунтах, спроможний скоротити продуктивність рослин на 10 % у порівнянні з чистим контролем [5, 16, 30]. Уміст деяких елементів у профілі зрошуваних ґрунтів перевищує встановлені в Україні гранично припустимі концентрації (ГДК) за цинком, хромом, свинцем.

Відповідно до запропонованих в Нідерландах норм [496] забруднення ґрунтів важкими металами поділяються на такі рівні: А - фоновий, В - рівень, що не потребує досліджень, С - рівень, що потребує досліджень, Д - рівень, що потребує термінового очищення. Концентрації інших елементів не перевищу-ють фонового значення.

Проведеними дослідженнями встановлено забруднення ґрунтів верхнього метрового шару пестицидами різноманітних класів. З найбільшою частотою ви-значалися хлорорганічні пестициди ДДТ і g-ГХЦГ. Пестициди цієї групи зу-стрічаються у всіх зразках ґрунтів метрового прошарку, як на зрошенні, так і на богарі (табл. 4.5.1). Концентрація залишків пестицидів значно нижча ГДК. Так, уміст інсектициду ДДТ і його метаболітів має незначні розбіжності у профілі ґрунтів (більш високі концентрації на глибині 60-100 см) і з незначним переви-щенням їхнього умісту в умовах богари. Незважаючи на заборону застосування ДДТ із 1970 року [326], його залишки виявляються і зараз, хоча автори моног-рафії підтверджують, що в умовах ґрунтів він може зберігатися до 12 років. Це свідчить про високу стійкість препарату до розкладання, розчинення, вимиван-ня й перенесення в прошарки, що залягають нижче.

214

Таблиця 4.5.1. Уміст пестицидів у профілі метрового шару ґрунтів


Уміст препаратів, мг/кг a-ГХЦГ g-ГХЦГ ДДЕ ДДД ДДТ ГПХ

Богара 0-20 3,5×10-4 6,6×10-4 <1,4×10-3 3,4×10-3 8.4 ×10-3 3.8 ×10-4

20-40 3,5×10-4 6,6×10-4 <1,4×10-3 2,5×10-3 6.3 ×10-3 3.8 ×10-4 40-60 5.2 ×10-4 9,8×10-4 <1,4×10-3 2,9×10-3 5.6 ×10-3 3.8 ×10-4 60-80 1,0×10-3 9,8×10-4 <1,4×10-3 3,4×10-3 1.3 ×10-2 3.8 ×10-4 80-100 3,5×10-4 7,4×10-4 <1,4×10-3 3,4×10-3 1.2 ×10-2 3.8 ×10-4

Зрошення 0-20 2,1×10-3 4,5×10-4 <1,4×10-3 <2.0 ×10-3 4.9 ×10-3 3.8 ×10-4

20-40 9,1×10-4 4,1×10-4 <1,4×10-3 <2.0 ×10-3 5,6×10-3 3.8 ×10-4 40-60 6,5×10-4 4,0×10-4 <1,4×10-3 <2.0 ×10-3 4.2 ×10-3 3.8 ×10-4 60-80 3,5×10-4 4,9×10-4 <1,4×10-3 <2.0 ×10-3 4.9 ×10-3 3.8 ×10-4 80-100 9.1 ×10-4 4,1×10-4 <1,4×10-3 <2.0 ×10-3 4.9 ×10-3 3.8 ×10-4

4.6. Дослідження екологічного стану чорноземів південних міцелярно- карбонатних Одеської обл. при поливі водою озера-водосховища

Сасик та підземною водою

Оцінювання природно-кліматичних умов Дунай-Дністровської рівнини приведено в додатку З. В додатку викладено наступні питання: пряма, розсіяна й сумарна сонячна радіація, температурні показники в різних районах рівнини, опади, їх інтенсивність і розподіл протягом року, хімічний склад атмосферних опадів, пилові бурі, посушливі явища, вітри, геологічну будову району, геологі-чні розрізи рівнини, тектонічні явища, схеми глибинних розломів, що співпа-дають з напрямками річкової мережі, ґрунтові й підземні води, їх хімічний склад, об’єкти й методи досліджень, оцінювання якості поливної води оз. Сасик й ін.

4.6.1. Загальна характеристика ґрунтового покриву

Дунай-Дністровської ЗС За фізико-географічним районуванням територія межиріччя Дністер - Ду-

най в межах Одеської обл. відноситься до Степової посушливої дуже теплої зо-ни України.

Природний рослинний покрив цих земель (типових степів) до розорю-вання був представлений злаками (ковила українська, Лессінга, тирса, воло-

215

систа, типчак, тонконіг вузьколистий, стоколос безостий і прибережний, келерія струнка) та різнотрав’ям (горицвіт весняний, молочай степовий, ша-влія поникла, цикорій, чебрець, люцерна жовта, айстра степова, ромашка, аст-рагал пухнасто-квітковий, ферула східна, будяк гачкуватий, пижмо тисячо-листе, полини австрійський, приморський, молочай степовий, лапчатка й ін.). Чагарникові зарості утворювали мигдаль низький, каропана кущова, ефемери та ефемероїди були представлені веронікою трилистою, переломником видов-женим, тюльпаном Шренка [75].

Місцями в балках існували байрачні ліси. Нині на місці колишніх лісів місцями залишились групи чагарників, які складаються з терну, степового миг-далю, степової вишні, глоду, шипшини собачої, акації й ін.

На територіях заплав малих річок та їх терасах розвивався травостій із м’ятлика лучного, вівсяниці червоної, пирію повзучого, лисохвосту лучного, конюшини румунської, мітлиці й ін.

В даний час природний рослинний покрив, під яким формувались ґрунти, майже цілком перетворений людською діяльністю. Степові простори вже давно розорані, переважна більшість лісів вирубана й також розорана, на заплавних луках проведено господарсько-меліоративне освоєння. Невеликі ділянки сте-пової рослинності зустрічаються де-не-де на крутосхилах, хоча й вони втратили первісний характер рослинності через використання в якості пасовищ.

В агроландшафтах вирощують зернові (озима й яра пшениця, ячмінь, ку-курудза, овес), круп'яні (гречка, горох, рис, сорго), технічні (соняшник), овочеві й кормові культури. Край славиться садами й виноградниками. Є штучні наса-дження у вигляді лісосмуг та окремих ділянок лісів.

Останнім часом через занепад сільськогосподарського виробництва знач-ні площі зайняті переважно бур’янами (різні полини, осоти, амброзія полино-листа, пирій повзучий, щириця, лобода й ін.) Що стосується культурного рос-линного покриву зрошуваних земель, то для нього характерні багаторічні бо-бові трави (люцерна), кормові культури (кукурудза, буряк) та овочеві (ро-дин пасльонових, гарбузових, хрестоцвітих).

Солонцева рослинність (солерос, сведа) характерна для приморських су-хо-степових районів і містить підвищену кількість легкорозчинних солей, у то-му числі натрію. При її розкладанні солі натрію вивільняються й попадають на поверхню ґрунту. Там вони знову засвоюються рослинами і цей процес повто-рюється щорічно. Це призводить до формування в різному ступені солонцюва-тих ґрунтів.

Болотна рослинність, яка складається з мохів, осок, розвивається на по-

216

нижених ділянках рельєфу, в умовах підвищеної вологості. Ця рослинність міс-тить у своїх тканинах велику кількість води. Її розкладання відбувається у без-кисневому середовищі і дуже повільно. Накопичені за рік залишки не встига-ють повністю розкластися й у ґрунтах поступово накопичується напіврозкладе-на органічна речовина – торф.

Особлива рослинність формується в плавнях Кілійської частини Дунай-ської дельти. Тут головною рослиною є очерет. Росте також рогіз, осока, в озе-рах – водяна лілія, водяний горіх і ін. На прируслових валах і піщаних грядах ростуть верби, тополі.

Когильницько-Саратський район розміщений в західній частині Оде-ської обл., в перехідній смузі від Південно-Молдавської височини до Причор-номорської низовини й характеризується підвищеним розчленуванням рельєфу з чисельними річковими долинами й балками. Найбільшою є долина Когильни-ка, ширина якої між брівками 2-3 км, заплави до 800-1000 м. Більш високий правий схил долини дуже зрізаний ярами, лівий – значно нижчий і менш розч-ленований. Таку ж будову, але з меншими розмірами мають долини річок Чаги, Чілігідера, Сарати. Звивисті русла річок в останні 50-60 років спрямляються, а річковий стік регулюється ставками й водосховищами.

Серед ґрунтів вододілів переважають чорноземи звичайні мало гумусні мало товсті й чорноземи мало гумусні міцелярно-карбонатні. У заплавах річок й днищах балок (умови підвищеного зволоження) сформувались чорноземно-лучні й шарувато-лучні ґрунти, з плямами лучно-солонцюватих ґрунтів і солон-чаків. Природна степова рослинність на вододілах замінена культурною агро-ценозів. На схилах річкових долин є масиви деревно-чагарникової рослинності, яка створена з протиерозійною метою. Ґрунти вододілів розорані, яро-балкові й схилові-долинні землі з середньо- і сильнозмитими ґрунтам використовуються під пасовища. Заплавні й заплавно-терасові землі з комплексом чорноземно-лучних і лучних солонцюватих ґрунтів і солончаків є сінокосами й пасовищами, місцями на таких землях вирощують овочеві, кормові й інші культури [400].

Чорноземи звичайні міцелярно-карбонатні розповсюджені на території Білгород-Дністровського, Саратського, Арцизського, Татарбунарського, Тару-тинського районів. Товщина верхнього темно-сірого забарвлення гумусово-акумулятивного горизонту (Н) 40-45 см, гумусового (Н+НР) – в середньому 80 см, на півночі Тарутинського району в деяких місцях до 90 см, на півдні – зни-жується до 60-70 см. Перехід гумусового горизонту в породу різкий. До глиби-ни 110-120 см залягає високо карбонатний сірувато-палевий горизонт (Рk) з бі-лозіркою [438]. Профіль засолений глибше 3-4 м.

217

Уміст гумусу у верхньому горизонті середньогумусних чорноземів зви-чайних Тарутинського району 4-5 %, в мало гумусних менше 4 % (рис. 5.1). З глибиною уміст гумусу знижується. Реакція ґрунту нейтральна й слабо лужна. Ємність вбирання до 40-45 мг-екв на 100 г ґрунту, на долю обмінного кальцію припадає 80-85 % ємності. Ґрунти середньо забезпечені елементами живлення. Ґрунти мають високу біологічну активність з інтенсивною мінералізацією орга-нічної речовини.

Важкосуглинкові чорноземи звичайні містять багато мулистих часток і мало піску. За гранулометричним складом ґрунти відносяться до важкосуглин-кових, мулисто-пилуватих (табл. З.4.1). Велика кількість мулу зумовлює наяв-ність цінних зернистих агрегатів у цих ґрунтах. Наявність цінних агрономічних агрегатів у ґрунтах сприяє покращенню фізичних властивостей: водопроникно-сті, провітрюваності й зумовлює сприятливий водний, повітряний і тепловий режим цих ґрунтів.

Водно-фізичні властивості чорноземів звичайних залежать від грануломет-ричного й мінералогічного складу. Так, щільність орного шару чорноземів зви-чайних змінюється в межах 1,22-1,30 г/дм3, пористість – 52,4-54,3 %, гігроско-пічність – 10,14-12,92 %, вологість засихання рослин – 12,0-14,8 % (табл. З.4.2).

Ґрунти мають добру водопроникність (75-90 мм/год) й глибоке до 2-3 м промочування зони аерації в зимово-осінній період [67].

Запаси продуктивної вологи в шарі 0-100 см складають 156,5 мм або 1565 м3/га й оцінені як добрі, для шару 0-20 см відповідно 35,9 мм або 359 м3/га й оцінені як задовільні.

Чорноземи звичайні мають високий потенціал родючості, але реальні врожаї залежать від стану забезпечення ґрунтів вологою. Площі зрошення в цій зоні обмежені недостатньою кількістю водних ресурсів необхідної якості. Зро-шуються невеликі поодинокі ділянки площею до 200-300 га.

Слід відмітити, що в умовах розчленованого рельєфу на схилах розвива-ється водна ерозія, тому чорноземи поділяють і за ступенем змитості. До слабо змитих відносяться чорноземи у яких укорочений верхній горизонт Н. Родю-чість їх помітно знижена, але ще досить висока. У середньо змитих чорнозе-мах знищений весь горизонт Н, тому родючість їх значно понижена. У сильно змитих ґрунтів нема сірого забарвлення, на поверхню виходить лес, родю-чість різко знижена.

Лучно-чорноземні ґрунти сформовані переважно в днищах виположених балок, лощин, западин, низьких терас річок. Від сусідніх ділянок чорноземів звичайних відрізняються більш товстим гумусним горизонтом (80-150 см), ная-

218

вністю ознак глеювання в ґрунтоутворюючій породі, часто з залишковою соло-нцюватістю й глибокою солончакуватістю. Уміст гумусу у верхньому орному горизонті змінюється в значних межах 2,9-4,5 %, поступово знижуючись з гли-биною. Ці ґрунти мають більш сприятливий водний режим ніж чорноземи зви-чайні, вони найбільш родючі на рівнині, дуже сприятливі для вирощування овочевих і кормових культур. Дуже ефективне зрошення в долинах малих рі-чок, балок при використанні вод ставків-накопичувачів.

Основним компонентом ґрунтового покриву заплав малих та середніх рі-чок Причорномор’я є лучноземи, які виділено серед інших ґрунтів з ізогумусо-воподібним профілем і слабкими ознаками оглеєння [343].

Лучноземи ясногумусові – типові, глеюваті та ілювіально-солонцеві – формуються переважно на горбкуватих формах рельєфу заплав і їх діагностич-ними ознаками є: відносний легкий гранулометричний (до середньосуглинко-вого) склад, мікрогумусність і світле забарвлення гумусового горизонту, слабка структурність, висока щільність, поступова гранулометрична диференціація, масивна будова з комплексним мікроскладенням, слабка стійкість тонкодиспе-рсної маси при малій частці вбирного натрію. Переважають середньотовсті ви-ди ґрунтів із фульватно-гуматним типом гумусу при відносно вузькому відно-шенні СГК/СФК через несприятливі умови гумусоутворення (легкий грануломет-ричний склад, засолення, осолонцювання). Мають поширення солончакуваті і глибоко засолені роди із хлоридно-сульфатним типом засолення. Характерні ознаки: слабка буферність, періодична поява соди в зоні аерації й висока поте-нційна здатність формування елювіально-ілювіальної будови в солончаково-солонцюватих родах [343].

Злитогенез і процес злитизації – механізм незворотного ущільнення ґрунтової маси і формування злитого горизонту – розглядаються як поліфазні явища. Злитогенез є ландшафтно-утворюючим процесом, що зумовлює форму-вання злитоземів, в яких процес злитизації і вертисолізація – педотурбаційні процеси розтріскування, поверхневого самомульчування ґрунту і переміщення одних ґрунтових мас відносно інших з утворенням горбкуватого мікрорельєфу – задіяні в результаті сполучення певних факторів і процесів, що виникають при еволюції відповідних (злитоморфних) [343, 388-390]

Злитоземи, при їх специфічній будові, характеризуються широким діа-пазоном ознак і властивостей. За особливостями будови і властивостями злито-го горизонту виділені типи алювіальних злитоземів структурно-монолітних і дисперсно-монолітних. Характерними рисами злитоземів є: 1 - щільне скла-дення із зниженим порядком складності агрегатів, основна маса яких структу-

219

рована в дуже дрібні (0,001-0,03 мм) глинисті пакети, щільно упаковані в кута-сті блоки (характерно для злитоземів структурно-монолітних); 2 - високодис-персний бурий гумус при значній кількості вуглефікованих рослинних решток; 4 - локальний розподіл солей; 3 - глинистий склад при супердисперсності змі-шаношаруватих іліт-смектитових структур; 5 - аномально висока частка вбир-ного натрію і магнію. Специфічним є водний режим ґрунтів, що визначений як “літогенний”. Його головною особливістю є дуже незначна участь ґрунтових вод у водному балансі ґрунтів через екрануючий вплив потужної товщі глинис-тих порід, що набухають, а також чергування періодів сильного висихання ґру-нту з періодами перезволоження верхньої частини профілю за рахунок атмос-ферних опадів і поверхневого стоку аж до водозастійних явищ і утворення вер-ховодки. Засолення злитоземів відбувається в результаті латерального солепе-реносу від суглинистих ґрунтів, що прилягають до їх вузьких ареалів. При цьо-му основна маса легкорозчинних солей у злитоземах є реліктовою, з поперед-ніх фаз розвитку злитоморфних ГЧК. Своєрідність сольового профілю злито-земів полягає в наявності двох зон – статичної (між горизонтами верховодки і ґрунтових вод), з відносно постійним солевмістом, і динамічної (від поверхні ґрунту до верховодки включно), в якій сезонні висхідні і низхідні рухи солей обумовлені динамікою верховодки та процесами вертисолізації (розтріскування та переміщення ґрунтової маси) [343].

Солончаки приурочені зазвичай до шквально-прибережних смуг озер, лиманів, понижень в заплавах річок з близьким заляганням рівня ґрунтових (до 1,0-1,5 м) мінералізованих вод. Максимальне засолення ґрунтів сягає 1-2 % у верхній частині профілю, тип засолення хлоридно-сульфатний або сульфатно-хлоридний. Солонці частіше за все зустрічаються в долинах річок, де ґрунтові (як правило мінералізовані) води залягають на глибині 1-1,5 м (інколи до 2 м), а також плямами в контурах чорноземних, лучно-чорноземних ґрунтів, де мате-ринські породи засолені з глибини 1,0-1,5 м. Профіль їх різко диференційова-ний за елювіально-ілювіальним (солонцевим) типом. Уміст обмінного натрію змінюється від 5-10 % у солонцях залишкових до 30-40 % в умовах активного підживлення профілю мінералізованими ґрунтовими водами. Реакція ґрунтів, як правило, сильно лужна [343].

Солончаки й солонці мало придатні для ефективного сільськогосподар-ського використання. В заплаві Дунаю найефективніше використовувати їх під рисосіяння.

Солонці в долині р. Когильник і Сарата мають пухкі верхні горизонти й дуже щільні, стовбчасті ілювіальні шари, які поступово переходять в ґрунто-

220

утворюючу породу й стають пухкішими. Весь профіль солонців пронизаний сі-ткою тонких трубочок, створених різними солями. У верхньому горизонті це легкорозчинні NaCl, Na2SO4, які від 0,3 н соляної кислоти не скипають. В ниж-ній частині елювію з’являються кристали гіпсу; на глибині 140-150 см заляга-ють тверді скупчення вуглекислого вапна і ґрунт бурно скипає від соляної кис-лоти.

Солонці формуються в результаті близького залягання рівня ґрунтових вод і підтягування солей з інфільтраційним потоком вологи доверху. Найвище піднімаються найбільш розчинні сполуки, нижче розміщується – середньороз-чинний гіпс,а важкорозчинний карбонат кальцію – найнижче.

4.6.2. Дослідження екологічного стану чорноземів південних міцелярно- карбонатних при поливі водою озера-водосховища Сасик

4.6.2.1. Оцінювання впливу зрошення водою оз. Сасик на зміну водно-фізичних властивостей чорноземів південних міцелярно-карбонатних

Щільність ґрунтів на дослідній ділянці в ксп. ім. Суворова Татарбунарсь-

кого р-ну зростає з глибиною і для 1-метрового шару незрошуваних ґрунтів у 1950 р. становила 1,06-1.39 г/см3. За оцінкою Качинського [220], щільність ґру-нту біля 1 є найкращою характеристикою його стану. З плином часу й сільсько-господарського використання щільність ґрунту поступово зростала і перед по-чатком зрошення в 1983 р. вже складала 1,17-1,52 г/дм3. В процесі зрошення показники щільності ще зросли, особливо у верхньому 0-60 см шарі і нині для зрошуваних ґрунтів вона складає 1,36-1,56 г/см3 (додаток З, рис. З.4.1). Щільність ґрунту тісно пов’язана з пористістю і зміна одного показника автоматично впливає на зміни іншого. Так, в 1950 р. пористість ґрунтів дослід-ної ділянки в орному шарі становила більше 58 % (додаток З, рис. З.4.2). За 50 років сільськогосподарського використання вона знизилася до менше ніж 49 % і це є наслідком використання важких знарядь обробітку ґрунту, частих повто-рних проходів одними й тими ж коліями. Пористість орного шару ґрунту нижча за 50 % є незадовільною його ха-рактеристикою за Качинським [184]. Деякі проміжні результати досліджень водно-фізичних властивостей чор-ноземів південних міцелярно-карбонатних наведено в додатку З, табл. З.4.3.

Найменша вагова вологоємність чорнозему південного міцелярно-

221

карбонатного знижується з глибиною і для метрового шару нині становить 34,2-23,5 % (додаток З, рис. З.4.3).

Повні запаси вологи в орному шарі ґрунту складають 104 мм, в шарі 0-50 см – 228 мм, в шарі 0-100 см – 416 мм, в шарі 0-150 см – 611 мм.

Необхідно відмітити, значне зниження фільтрації зрошуваних ґрунтів у порівнянні з незрошуваними. Коефіцієнт фільтрації зрошуваних чорноземів пі-вденних становить 1,02-1,12 мм/хв., а незрошуваних – 1,48-1,68 мм/хв.

4.6.2.2. Оцінювання впливу поливної води оз. Сасик на ступінь

та тип засолення профілю ґрунту

Вміст солей у метровому шарі незрошуваних ґрунтів ксп. ім. Суворова до початку зрошення змінювався в межах 0,036-0,084 %, маючи найменшу засоле-ність у верхніх прошарках метрового профілю. Ґрунти характеризуються як не-засолені, маючи за аніонами гідрокарбонатний тип засолення у верхньому 0-80 см шарі. Вміст гідрокарбонатів змінювався в межах 0,36-0,54 мг-екв/100 г ґрун-ту, сульфатів - 0,01-0,37, хлоридів - 0,11-0,02 мг-екв/100 г ґрунту (додаток З, табл. З.4.4). Серед катіонів у цьому шарі тип засолення магнієво-кальцієвий.

Нижче (80-200 см) ґрунти також незасолені, тип засолення до початку зрошення був сульфатним кальцієво-магнієвим та натрієво-магнієвим.

Загальні запаси водорозчинних солей у верхньому метровому шарі ґрунту до початку зрошення складали 7,91 т/га в тому числі гідрокарбонати – 4,213, хлориди – 0,415, сульфати – 1,463, кальцій – 1,085, магній – 0,498, натрій – 0,237 і калій – 0,09 т/га (додаток З, табл. З.4.5).

У шарі ґрунту 100-200 см запаси солей були більшими майже в 2 рази й складали 14,889 т/га. Тут переважаючих іонів не було. Уміст гідрокарбонатів майже рівнявся умісту сульфатів – 5,501 та 5,714 га відповідно. Уміст хлоридів був значно меншим – 0,323 т/га. Серед катіонів найбільшим був уміст магнію – 1,248 т/га, натрію – 1,063, кальцію -1,04 та 0,694 т/га калію.

Оцінка стану ґрунтів за умістом гіпотетичних солей в тому числі й в екві-валентах хлору свідчить, що до початку зрошення їх уміст був незначним. У їх складі переважали такі нетоксичні солі як Са(НСО3)2 з умістом 0,24-0,54 мг-екв/100 г ґрунту (додаток З, табл. З.4.6). Деякі з солей були взагалі відсутніми у профілі ґрунтів - NaHCO3, СаSO4 (за винятком шару 80-100 см). Уміст токсичних солей в еквівалентах хлору у верхньому метровому шарі змінювався в межах 0,102-0,177 мг-екв/100 г ґрунту при допустимому до 5,0. Зрошення ґрунтів водою оз. Сасик протягом 1985-1986 рр. призвело до

222

поступового накопичення солей у профілі в першу чергу – сульфатів, натрію, хлоридів, магнію та калію. Тип засолення у всьому метровому шарі – сульфат-ний натрієво-кальцієвий або кальцієво-натрієвий. Накопичення солей в 1-метровому профілі ґрунту за 2 роки зрошення склало 4,857 т/га з 10,900 до 15,758 т/га. При цьому, у ґрунти в поливною во-дою внесено 9,198 кг/га солей (додаток З, табл. З.4.7). Отже, у верхньому мет-ровому шарі ґрунту накопичилося менше половини внесених з поливною во-дою солей. Інша частина могла переміститись з інфільтраційним потоком у глибші шарі або промитись у міжвегетаційний період. Необхідно відмітити, що для Дунай-Дністровської зрошувальної системи були прийняті обмежені поливні й зрошувальні норми. Так, поливна норма в переважній більшості випадків не перевищувала 400 м3/га, а зрошувальні для озимих і ярових обмежувались 1200 м3/га, овочів – 1600-2000, кормових буря-ків – 3000, кукурудзи на зелену масу – 2400, люцерни – 3600 м3/га.

За час зрошення (1985-1995 рр.) на дослідну ділянку було вилито близько 17200 м3/га води. Разом з поливною водою внесено в ґрунти 50118 кг/га солей (додаток З, табл. З.4.9).

Крім того, разом з опадами на 1 га земель з 1985 по 1995 рр. випало 5151,9 мм опадів, які принесли приблизно 1577,3 кг/га солей.

Накопичення солей у профілі зрошуваного ґрунту відбувалося протягом всього періоду функціонування Дунай-Дністровської зрошувальної системи. Так, після 4, 6 та 11років зрошення (додаток З, табл. З.4.4) у профілі ґрунту зро-став в першу чергу уміст сульфатів, хлоридів, магнію, натрію і навіть кальцію. Варто відмітити, що з 1987 року на системі було запроваджено автоматичне внесення у поливну воду сірчаної кислоти для зниження величини рН та лікві-дації соди і фосфогіпсу для насичення води оз. Сасик кальцієвими солями. Саме цим пояснюється зростання у профілі ґрунту іонів кальцію, фосфатів, фтору й інших забруднюючих речовин, які містилися у фосфогіпсі. Протягом всього періоду досліджень тип засолення зрошуваних ґрунтів залишався хлоридно-сульфатним кальцієво-натрієвим або магнієво-кальцієвим.

Лише після 11 років зрошення водою оз. Сасик ступінь засолення ґрунту досяг стану слабо засолені і то тільки в шарі 60-100 см, де загальний уміст во-дорозчинних солей перевищив 0,2 %. Накопичення солей також зростало протягом усього періоду досліджень і на осінь 1995 року загальна сума солей у верхньому метровому шарі склала 26,18 т/га, що було в 3,31 рази більше ніж до початку зрошення (додаток З, табл. З.4.5). Загалом за 11 років зрошення ґрунти накопили у верхньому метро-

223

вому шарі 18,26 т/га солей і 12,312 т/га у шарі 100-200 см. Тобто загальна сума накопичених у 2-метровому профілі ґрунту солей склала 30,572 т/га або 59,14 % від солей, що поступили на ділянку з поливною водою й опадами. Необхідно відмітити позитивний екологічний наслідок витримування зрошуваних 11 років ґрунтів протягом наступних 3 років в стані перелогу, тоб-то без подальшого зрошення. Цей захід дозволив природним станом промити профіль ґрунту від частини накопичених солей. За три роки перелогу запаси со-лей у верхньому метровому шарі знизилися на 15,28 т/га і на осінь 1998 р. скла-ли 10,9 т/га, а у шарі ґрунту 100-200 см – на 13,459 т/га і складали 13,743 т/га, що навіть менше ніж було до початку зрошення у цьому шарі (додаток З, табл. З.4.5). Серед гіпотетичних солей у зрошуваних 11 років ґрунтах переважали су-льфати магнію, гідрокарбонати кальцію та хлориди натрію, уміст яких у рідких випадках перевищував 1 мг-екв/100 г ґрунту (додаток З, табл. З.4.6). Сума токсичних солей в еквівалентах хлору за 11 років зрошення водою оз. Сасик зросла у всьому 2-метровому профілі до 1,0-1,2 мг-екв/100 г ґрунту.

4.6.2.4. Оцінювання впливу поливної води оз. Сасик на агрохімічні властивості, тип та ступінь осолонцювання профілю ґрунту

Розріз, закладений на відстані 0,5 км від станції гіпсування на каналі

МХ-3 в колгоспі ім. Суворова Татарбурнарського району 7. 08.1998 р. Но - 0-25 см. Гумусовий верхній орний, темно-сірий, крихкий, згори

сухий, нижче - вологий, грудкувато-дрібнозернистий, пронизаний корінням, за кольором перехід поступовий, за щільністю помітний у нижчий горизонт.

Н - 25-60 см. Гумусовий нижній, перехідний, підорний, темно-сірий згори, знизу з коричнюватим відтінком, грудкувато-зернистий, пронизаний корінням, щільніший за попередній, вологий, перехід поступовий (додаток З, табл. З.4.8).

hрк - 60-98 см. Перехідний, неоднорідний за кольором, згори бурувато-палевий із затіканнями гумусу, знизу ясніший, ущільнений, грудкувато-пилуватий, вологий, зрідка зустрічаються відмерлі корінці рослин. Скипає від HCl з глибини 55 см слабко, з глибини 90-95 см з’являється карбонатна білозірка рідко, крихка, розпливчаста, перехід до наступного горизонту пос-туповий.

Pk(h) - 98-145 см. Нижній перехідний, пилуватий, вологий, із затіканнями

224

гумусу, жовто-палевий, у горизонті білозірки щільніший і білястий від рідкіс-них карбонатних конкрецій, перехід до нижнього горизонту поступовий.

Pk - 145-184 см. Ґрунтоутворюючий важкий лесоподібний суглинок, жов-то-палевий, тонкопористий, пилуватий, однорідний за кольором, білозірки не-має, свіжий.

Рks – 185-200 см і нижче. Палевий лесоподібний суглинок, свіжий, ущі-льнений.

У порівнянні з попередніми описами профілю ґрунту за 1950 та 1984 роки товщина гумусового горизонту зросла. Зросла товщина й перехідних горизонтів (додаток З, табл. З.4.8)

Особливостями цих чорноземів є дещо підвищена порівняно з чорнозе-мами східних районів України потужність гумусового профілю при більш ни-зькому відсотковому його вмісті в гумусовому горизонті. Товщина гумусового горизонту становить 80-90 см, а уміст гумусу в орному шарі 3,0-3,7 % (додаток З, рис. З.4.4). Запаси гумусу становлять до 300 т/га [36, 103].

Карбонатні новоутворення мають здебільшого міцелярну форму псевдо-міцелей і плісняви, а уміст карбонатів кальцію зростає до глибини 80 см і дося-гає 17-20 %. Карбонати характеризуються мобільністю, а ґрунт є високо буфер-ним, спроможним протистояти зміні реакції ґрунтового розчину (додаток З, табл. З.4.9). За умістом рухомих форм фосфору (за Чириковим), калію (за Мас-ловою) ґрунти характеризуються як середньо забезпечені.

При зрошенні ґрунтів Дунай-Дністровської зрошувальної системи спос-терігали постійне зниження умісту й запасів гумусу у верхньому 0-60 см шарі, що пов’язане з розчиненням й вимиванням в нижчі шари хлоридно-сульфатною поливною водою оз. Сасик кальцію з твердої фази ґрунту. Натомість у шарі ґрунту 60-100 см відмічено його накопичення (табл. З.4.10).

Загалом запаси гумусу у метровому шарі зрошуваних ґрунтів не зменши-лися за 11 років зрошення. Ця тенденція є характерною для усіх зрошуваних ґрунтів, що ми розглядали й вище, й незалежно від того яку поливну воду вико-ристовували – прісну або слабомінералізовану.

Ступінь забезпечення ґрунту мінеральними формами азоту (N-NO3) висо-кий (за Кравковим) (додаток З, табл. З.4.11).

Уміст легко гідролізуємого азоту у верхньому орному шарі коливався в межах 4,9-5,9 мг/100 г ґрунту. З глибиною його уміст знижувався і в шарі 80-100 см не перевищував 2,2 мг/100 г ґрунту.

Ґрунтовий вбирний комплекс чорноземів південних міцелярно-карбонатних до початку зрошення характеризувався високим ступенем наси-

225

чення кальцієм і магнієм. Сума обмінних основ і уміст увібраного кальцію зме-ншуються з глибиною, а уміст увібраного магнію з глибиною зростає (додаток З, табл. З.4.9). Відношення увібраного Са2+ до увібраного Mg2+ знижується з глибиною від 4,22 в орному шарі до 2,55 – на глибині 80-100 см.

Уміст увібраного натрію у незрошуваних ґрунтах рідко досягав 1 % і ґрунт відноситься до не солонцюватого, що є дуже позитивним моментом з то-чки зору зрошення цих ґрунтів водами Придунайських озер, що мають у своєму складі підвищений уміст катіонів натрію.

За умістом увібраного магнію ґрунти в шарі 0-60 см відносяться до не со-лонцюватих, а в шарі 60-100 см на деяких стаціонарах (в основному при близь-кому заляганні рівня ґрунтових вод) – до слабосолонцюватих за методикою [64].

Зрошення чорноземів південних міцелярно-карбонатних слабо мінералі- зованими водами оз. Сасик призвело до поступового зростання у профілі ґрунту умісту увібраного натрію. Так, вже через 2 роки зрошення деякі шари ґрунту (глибше 70 см) перейшли у розряд слабо осолонцьованих з максимальним на-копиченням увібраного натрію у шарі 100-130 см (додаток З, рис. З.4.5).

Через 4 роки зрошення шар ґрунту 100-150 см перейшов у розряд серед-ньо осолонцьованого за натрієм. В подальшому середнє натрієве осолонцюван-ня охоплювало всю глибину профілю й поступово зростаючи стабілізувалось в межах 5-6 % увібраного натрію від суми катіонів. В цьому надзвичайно важли-ву роль відіграло виробниче внесення в поливну воду фосфогіпсу й сірчаної ки-слоти, яке застосовувалось на системі з 1987 року.

Необхідно відмітити, що тільки в 1989 році на каналі МХ-3 було викорис-тано 10863 т фосфогіпсу, у 1990 р – 6992 т. Витрати поливної води на зрошення відповідно склали 16735 та 15867 тис м3.

Необхідно відмітити, що після припинення зрошення водою оз. Сасик протягом 3 років перелогу натрієва солонцюватість ґрунту знизилася до 2-2,3 %, тобто ґрунти перейшли в розряд не осолонцьованих.

В процесі зрошення ґрунтів Дунай-Дністровської ЗС водою оз. Сасик від-значали й магнієве осолонцювання всього профілю. При цьому вже через 4 ро-ки зрошення ґрунти в шарі 40-100 см перейшли в розряд слабо осолонцьованих за магнієм (додаток З, рис. З.4.6), а через 11 років – в середньо осолонцьовані в шарі 60-100 см. Витримування, зрошуваних ґрунтів водою оз. Сасик, в стані перелогу протягом 3 років не дало позитивних результатів зниження магнієвої солонцю-ватості. Якщо у верхньому 0-50 см шарі спостерігали деяке зниження магні-

226

євої солонцюватості, то в глибших шарах вона зростала. Це свідчить про те, що одновалентні катіони легше вбираються ґрунтовим вбирним комплексом і лег-ше виводяться з нього, ніж катіони з більшою валентністю. Загалом маємо відзначити негативний вплив 11 річного зрошення водою оз. Сасик на фізико-хімічні процеси й фізико-хімічні властивості зрошуваних ґрунтів Дунай-Дністровської ЗС.

4.6.2.5. Оцінювання впливу зрошення водою оз. Сасик на зміну валового хімічного складу й мікроелементів в профілі ґрунту

Розподіл валового вмісту хімічних елементів у профілі ґрунту, зростання

переваги одного над іншими дають можливість встановити інтенсивність прис-корення процесів біогенної акумуляції або фізико-хімічного вилуговування. У профілі як зрошуваних, так і незрошуваних ґрунтів переважає оксид кремнію, а його вміст відповідно змінюється в межах 53,72-58,96 % на незрошуваній діля-нці і - 55,68-62,88 % на зрошуваній. У прошарках 1-метрового шару зрошува-них ґрунтів вміст SiO2 на 4,72-1,96 % вищий ніж на незрошуваній ділянці. Другим за валовим вмістом у профілі ґрунтів мінералом є глинозем. Його концентрація у 1-метровому профілі ґрунтів коливається в незначних межах: 11,18-10,83 % - для незрошуваної ділянки і 10,43-10,08 % - при зрошенні. Знач-ним у профілі незрошуваних ґрунтів є вміст оксиду кальцію – 6,00-10,76 %. (додаток З, табл. З.4.12). У профілі зрошуваних ґрунтів його вміст на 0,63-1,81 % нижчий, що є наслідком фізико-хімічного вилуговування в умовах автомор-фного ландшафту де переважає геохімічний винос речовин над їх акумуляцією.

Вміст оксидів магнію у грантах обох ділянок зростає з глибиною і зміню-ється в межах 1,68-1,95 %. У верхньому 0-40 см шарі зрошуваної ділянки його вміст незначно вищий ніж на незрошуваній. У шарі 40-60 см відмічено його фі-зико-хімічне вилуговування поливною водою. Слід відмітити зниження відно-шення СаО до MgO у профілі зрошуваної ділянки, що свідчить про зростаючу інтенсивність дії гідроморфізму в умовах більш високої вологості ґрунту.

У профілі зрошуваної ділянки відмічено акумуляцію валового вмісту Na2O на 0,16-0,21 % за рахунок переважаючого вмісту іонів натрію у поливній воді. У верхніх шарах зрошуваних ґрунтів зростає вміст K2O, P2O5, S та знижу-ється вміст - Fe2O3 у 1-метровому шарі.

З водним потоком поливних вод геохімічно активні сполуки заліза, алю-мінію, марганцю мігрують униз по ґрунтовому профілю на рівень ґрунтових вод. Часті зміни режиму окислення на режим відновлення у зрошуваних ґрун-

227

тах, доступ кисню, транспірація і випаровування вологи сприяють протіканню процесів фізико-хімічного вилуговування.

Розрахунок молекулярного відношення валового вмісту оксиду кремнію до вмісту глинозему і його зростання у всіх прошарках 1-метрового шару на зрошуваній ділянці по відношенню до незрошуваної (з 8,96-8,29 до 10,13-9,04) свідчить про силікатний характер ґрунтоутворення.

Сталі і майже рівнозначні значення молекулярного відношення SiO2/R2O3

у профілі зрошуваних і незрошуваних ґрунтів свідчать про вплив елювіально-глеєвого процесу на розвиток і формування чорнозему південного міцелярно-карбонатного.

Розширення молекулярного відношення валового вмісту Al2O3/Fe2O3 у орному шарі та шарі 60-100 см зрошуваних ґрунтів у порівнянні з незрошува-ними на 0,12-0,54 свідчить про прояви процесу оглеєння перезволожених ґрун-тів [193].

Отже, 11-річне зрошення чорноземів південних міцелярно-карбонатних слабомінералізованою непридатною для зрошення водою оз. Сасик призвело до переважаючого розвитку процесів фізико-хімічного вилуговування за раху-нок оксидів: Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO над акумулятивними, які характерні для Na2O, P2O5, S.

Уміст мікроелементів. Мікроелементи, як і всі розчинні сполуки, легко мігрують з водою у вигляді високодисперсних механічних завислих часток і накопичуються у профілі ґрунту. Поглинання важких металів ґрунтом у великій мірі залежить від реакції середовища і від складу аніонів у ґрунтовому розчині. У присутності хлор-іонів поглинання металів відбувається інтенсивніше.

Вивчення вмісту мікроелементів у різних прошарках 1-метрового профі-лю свідчить про накопичення вищі за фоновий рівень для чорноземів: барію у 2,23-1,98 рази, стронцію -2,84-1,49, миш’яку - 2,69-1,34, свинцю - 2,15-1,26, олова - 2,03-1,13, цирконію -1,64-1,10, заліза - 1,18-1,05 рази [17].

Співставлення отриманих результатів з кларками в земній корі [17] свід-чить про перевищення цих значень для: миш’яку - 9,35 рази, барію у 7,83, олова - 2,60, цирконію - 2,88, свинцю - 1,95, стронцію - 1,1 рази.

Вміст деяких елементів у профілі ґрунтів перевищує установлені в Украї-ні ГДК [64] за миш’яком у 7,95 рази, свинцем -1,79, сіркою - 2 рази. За валовим вмістом миш’яку незрошувані і зрошувані ґрунти відносяться до дуже сильно забруднених, а його вміст досягає 15,9 мг/кг ґрунту. При цьому, найвищі кон-центрації у зрошуваних ґрунтах відмічено у орному шарі та у шарі 80-100 см. У профілі незрошуваних ґрунтів вміст миш’яку зростає з глибиною і в шарі 80-

228

100 см досягає 15,5 мг/кг (додаток З, табл. З.4.13). У профілі зрошуваних ґрунтів вміст хрому на 35-40 % нижчий ніж на від-

повідних глибинах профілю незрошуваних. Це пов’язано з тим, що при фізико-хімічному вилуговуванні кальцію інфільтраційним потоком поливної води ви-несено і хром, який у ґрунтах утримуються кальцієм.

Вище було відмічено зменшення у профілі зрошуваних ґрунтів вмісту глинозему та гідрооксиду заліза. Це сприяло зменшенню у профілі цих ґрунтів, порівняно з незрошуваними вмісту Rb, Ni, які сорбуються вище названими ок-сидами.

4.6.3. Дослідження екологічного стану чорноземів південних міцелярно-карбонатних Дунай-Дністровської ЗС при поливі підземною водою

4.6.3.1. Оцінювання впливу підземної поливної води на ступінь

та тип засолення профілю ґрунту

В умовах зрошення водою підвищеної мінералізації спостерігаються процеси нагромадження й міграції солей у профілі чорнозему південного.

До початку зрошення уміст солей у метровому шарі змінювалося в межах 0,048-0,074 %, незначно збільшуючись із глибиною до 0,087 % у шарі 100-200 см. Ґрунти дослідної ділянки в 1990 р. були незасоленими. Хімізм засолення в орному шарі був гідрокарбонатним, глибше до 200 см – сульфатно-гидрокарбонатним. Уміст гідрокарбонатів змінювався від 0,43 до 0,55 мг-екв/100 г ґрунту, збільшуючись до глибини 80 см. Уміст сульфатів також збі-льшувався із глибиною від 0,13 мг-екв/100 г в орному шарі до 0,4 мг-екв/100 г у шарі 80-100 см. Уміст хлоридів зростав до глибини 60 см, потім у шарі 60-100 см знижувалося, але у всьому двометровому профілі не перевищував 0,15 мг-екв/100 г ґрунту (додаток З, табл. З.5.1).

За катіонним складом хімізм засолення профілю ґрунту до початку зро-шення був магнієво-кальцієвим [35].

За вегетаційний період 1990 р. на досліджуваному полі, де вирощували томати, було проведено 5 поливів із загальною зрошувальною нормою прибли-зно 1600 м3/га. Якщо прийняти середню мінералізацію поливної води за 1,904 г/дм3 (табл. 5.2.14) то в ґрунти з водою було внесено близько 3,046 т/га солей. Виходячи, з теорії зрошення чорноземів, практично вся їхня маса повинна пог-линутися ґрунтом і нагромадитися у верхньому метровому шарі.

229

Після 1 сезону зрошення (восени 1990 р.) було зафіксоване нагромаджен-ня солей у всьому метровому шарі. Так, засоленість в орному шарі зросла від 0,048 до 0,112 % за рахунок збільшення іонів натрію в 4,3 рази, хлоридів – 4,3, сульфатів – 5,5, магнію – 2, калію – 2,3, гідрокарбонатів – 1,46 рази. У порів-нянні з іншими 20 см шарами метрового профілю тут відзначене найбільш ви-соке нагромадження солей за вегетаційний період за рахунок солей поливної води. Хімізм засолення змінився від гідрокарбонатного магнієво-кальцієвого до хлоридно-сульфатного натрієвого.

У підорному шарі засоленість ґрунтів також зросла від 0,059 до 0,095 % за рахунок збільшення хлоридів в 3,1 рази, сульфатів – 2,4, натрію – 3,6, калію – 3, магнію – 2 рази. При цьому необхідно відзначити, що уміст кальцію також незначно зростав у шарі 0-40 см. Це зв'язане, швидше за все, з розчиненням в умовах підвищеної вологості карбонатів кальцію й переходом їх з скелета ґрун-ту в ґрунтовий розчин.

Хімізм засолення підорного шару також змінився від сульфатно-гідрокарбонатного магнієво-кальцієвого до хлоридно-сульфатного натрієво-кальцієвого. За ступенем засолення зрошуваний ґрунт у шарі 0-40 см став сла-бко засоленим за вмістом токсичного хлору.

Із глибиною нагромадження водорозчинних солей у зрошуваному ґрунті зменшувалося. Так, у шарі 0-20 см нагромадження солей склало 0,064 %, у ша-рі 20-40 см – 0,036, у шарі 40-60 см – 0,013, у шарі 60-80 см – 0,007 і в шарі 80-100 см - 0,006 %. Хімізм засолення шару 40-60 см змінився від сульфатно-гідрокарбонатного магнієво-кальцієвого до хлоридно-сульфатного натрієво-кальцієвого. У більш глибокому шарі 60-100 см хімізм засолення не змінився й залишився сульфатно-гідрокарбонатним магнієво-кальцієвим.

Підрахунок запасу солей у метровому шарі чорнозему південного вико-наний за формулою

S = s ×d × 100, де: S - запас солей в інтервалі випробування в т/га в шарі товщиною 1 м; s - уміст солей у ґрунті в інтервалі випробування в %; d - щільність ґрунту в т/м3; 100 – коефіцієнт перераху-вання в т/га.

Результати підрахунку свідчать, що до початку зрошення запаси солей у метровому шарі становили 8,427 т/га. Восени 1990 р. їхні запаси зросли до 11,818 т/га (додаток З, табл. З.5.2).

Загальне нагромадження водорозчинних солей склало 3,391 т/га. При цьому найбільш суттєво зросли запаси сульфатів на 1,53 т/га, хлоридів - на 0,702, гідрокарбонатів – на 0,518, натрію – на 0,66, магнію – на 0,079 т/га. З по-

230

ливною водою їх було внесено відповідно: 0,942, 0,546, 0,526, 0,736, 0,107 т/га. Більш високе нагромадження сульфатів у метровому профілі зрошуваного ґру-нту, ніж було внесено з поливною водою, пояснюється розчиненням гіпсу ске-лета ґрунту й переходом його в легкорозчинні солі. Натрію й магнію, навпаки, з поливною водою було внесено трохи більше, ніж нагромадилося в ґрунті, що можна пояснити частковим впровадженням їх у ґрунтовий поглинаючий ком-плекс.

Після 3 років зрошення було відзначено подальше нагромадження солей у метровому профілі, але зі зсувом максимального їхнього умісту з орного шару в шар 40-80 см. Найбільш значно зросла концентрація сульфатів і натрію в ша-рі 20-100 см (додаток З, табл. З.5.2).

В орному шарі відзначено зменшення солей у порівнянні з осінню 1990 р., що пов'язане з різним ступенем вимивання солей опадами осінньо-зимового періоду і їх сезонними коливаннями.

Хімізм аніонного засолення метрового шару ґрунту - хлоридно-сульфатний, а катіонного - кальцієво-натрієвий (за винятком орного шару, де засолення має натрієво-кальцієвий хімізм).

Запаси солей у метровому шарі ґрунту на осінь 1992 р. склали 13,437 т/га, тобто зросли з осені 1990 г на 1,619 т/га (табл. З.5.2). При цьому з полив-ною водою їх було внесено близько 8,568 т/га. Більша частина легкорозчинних солей привнесених з поливною водою й накопичених у вегетаційний період у профілі ґрунту щорічно вимивалася осінньо-зимовими опадами за межі метро-вого шару ґрунту.

Намічена тенденція підвищення умісту легкорозчинних солей у профілі зрошуваного ґрунту спостерігалася й після 5 років зрошення. Засоленість мет-рового шару ґрунту змінювався від 0,12 % в орному шарі до 0,161 % у шарі 40-60 см, а глибше знижувалася до 0,117 % у шарі 60-100 см (додаток З, табл. З.5.1). У цей період засоленість зросла за рахунок збільшення концентрації всіх головних іонів, крім кальцію й калію. За умістом токсичних солей хлору ґрунт відносився до слабко засоленого в шарі 0-60 см. Хімізм засолення в шарі 0-40 см був хлоридно-сульфатним кальцієво-натрієвим, глибше - хлоридно-сульфатним магнієво-натрієвим.

Після 5 років зрошення запаси солей у метровому шарі ґрунту склали 16.962 т/га, тобто в порівнянні з 1992 роком зросли на 3,525 т/га. Слід зазначи-ти, що 1994 р. був посушливим. Опадів випало менше 50 % від середньої бага-торічної норми, а у вегетаційний період їх сума не перевищувала 35 %.

За 5 років зрошення запаси легкорозчинних солей у метровому шарі ґру-

231

нту зросли на 8,535 т/га. Запаси сульфатів зросли на 3,192 т/га, гідрокарбонатів – на 1,757, хлоридів – на 1,204, натрію – на 1,952, магнію – на 0,342 т/га. Запаси кальцію й калію зросли незначно – на 52 і 80 кг/га відповідно (додаток З, табл. З.5.2).

Незважаючи на високу буферність, зрошувані середньолужною водою чорноземи південні, поступово підвищували рН ґрунтового розчину в шарі 0-60 см. За п'ятирічний період підвищення склало 0,3-0,25 одиниці.

10-літнє зрошення чорноземів південних привело до зростання концент-рації водорозчинних солей в 1-метровому шарі до 0,143-0,167 % за рахунок зростання всіх головних іонів, крім калію. Але найбільше зросла концентрація іонів Na+ - до 0,92-1,36 мг-екв/100 г ґрунту, Mg – до 0,56-0,70, SO42

- - до 0,88-1,02, Cl- - до 0,48-0,72, HCO3-

- до 0,84-0,58 мг-екв/100 г ґрунту (додаток З, табл. З.5.1) за рахунок високого умісту компонентів у поливній воді.

За період досліджень зріс уміст солей і в шарі 100-200 см з 0,087 % до 0,120 % за рахунок нагромадження хлоридів і сульфатів натрію, у меншій мірі магнію. Нагромадження солей у шарі 100-200 см пов'язане з їхніми сезонними переміщеннями з верхніх шарів (0-100 см) глибше з потоком інфільтраційної вологи в міжвегетаційний період (листопад-березень). В осінньо-зимовий пері-од практично відсутнє випаровування, а привнесена з дощами й снігом волога має спадний потік, аж до рівня ґрунтових вод.

За цей період на 1 га ґрунту було вилито, у середньому, по 16000 м3/га води. Разом з водою внесено 29,617 т/га солей, у тому числі: 9,424 т/га - SO4

2-, 7,36 - Na+, 5,276 - HCO3

-, 5,458 т/га - Cl- і т.д. (додаток З, табл. З.5.2.). Запаси солей у метровому шарі зрошуваного ділянки становили 20,402

т/га, при 8,427 т/га – до початку зрошення. У зрошуваних ґрунтах найбільше значно зросли запаси Na+ з 0,501 т/га до 3,396, Cl- - з 0,432 до 2,914, SO4

2- - з 1,794 до 5,776 т/га (додаток З, табл. З.5.2).

У шарі ґрунту 100-200 см запаси солей зросли з 13,133 т/га до 18,226 т/га.

Загальна сума нагромадження водорозчинних солей в 2-метровому шарі ґрунту - 17,071 т/га. У цілому, за 10 років зрошення чорнозем південний Одесь-кої області нагромадив близько 57,6 % солей привнесених з поливною водою. Інша частина солей мігрувала з інфільтраційним потоком осінньо-зимового пе-ріоду в більш глибокі шари.

За умістом Cl- і Na+ зрошувані ґрунти перейшли в розряд слабко засоле-них [46, 81]. Тип засолення за аніонним складом після 10 років зрошення хло-ридно-сульфатний у всьому 2-метровому шарі, але при цьому значно зріс уміст хлоридів натрію в порівнянні з періодом після 5 років зрошення. За умістом

232

катіонів тип засолення магнієво-натрієвий у шарі 0-100 см і кальцієво-натрієвий у шарі 100-200 см.

Слід пам'ятати, що розглянуті ґрунти, сформовані на лесових породах, мають високий уміст кальциту й гіпсу – мінералів, майже нерозчинних у дисти-льованій воді (аналіз водної витяжки). Але досить високий уміст у поливній во-ді хлористого натрію помітно підвищує розчинність карбонатів кальцію, який переходить із скелета ґрунту в ґрунтовий розчин і збільшує кількість водороз-чинних солей. Крім того, зрошувані ґрунти, частіше змінюють окисно-відновні процеси. Окиснення сульфідів супроводжується утвором сірчаної кислоти, роз-чиненням карбонатів і утворенням сірчанокислого натрію на бескарбонатном тлі за схемою:

4 Fe2 + 15 O2 + 2 H2O ® 2Fe2(SO4)3 + 2 H2SO4 H2SO4 + Caco3 ® Caso4 + H2O + CO2

Під час процесу окиснення потік ґрунтової вологи спрямований униз. Ра-зом з вологою в нижні горизонти ґрунту й материнську породу переносяться, в основному, хлориди натрію.

За Ковдою В.А. [198] механізм нагромадження хлоридів натрію в глибо-ких шарах ґрунту пояснюється в такий спосіб. В умовах степового ландшафту, при неповному промочуванні ґрунтів і зони аерації, легкорозчинні солі втри-муються в глибоких шарах, розміщаючись у послідовності, яка відповідає їхній розчинності: карбонати кальцію, гіпс затримуються на меншій глибині, а сірча-нокислий і хлористий натрій промиваються глибше.

4.6.3.2. Вплив підземної поливної води на зміну водно-фізичних властивос-тей ґрунту

Аналіз і порівняння результатів водно-фізичних властивостей чорноземів

південних до зрошення й після 10-літнього зрошення свідчать про зміни (дода-ток З, табл. З.5.3).

Під впливом 10-літнього зрошення спостерігається збільшення щільності ґрунту орного шару з 1,21 г/см3 до 1,305 г/см3, а також щільності твердої фази у всьому метровому шарі. В орному шарі зменшилася пористість і вологоєм-ність. Якщо врахувати, що ці показники є найголовнішими й визначальними фі-зичні, водно-хімічні, водно-фізичні й теплові властивості ґрунту, які впливають на біологічну активність і поживний режим, то це, безумовно - негативне яви-ще, яке веде до деградації.

При зрошенні ґрунтів підземною водою спостерігаємо й зниження порис-

233

тості у профілі ґрунту. Ці процеси спостерігали у ґрунтах Дунай-Дністровської зрошувальної системи при зрошенні водою оз. Сасик.

4.6.3.3. Вплив зрошення підземною водою на агрохімічні показники ґрунту

Уміст гумусу й поживних речовин, буферність і насиченість поглинаючо-го комплексу основами, реакція ґрунтового розчину визначають основні фізи-ко-хімічні властивості розглянутих ґрунтів.

Уміст гумусу в чорноземах південних до початку зрошення зменшувало-ся із глибиною й змінювалося від 3,31 % в орному шарі до 0,32 % у шарі 80-100 см (додаток З, табл. З.5.4). Ґрунт характеризувався як високогумусний.

Запаси гумусу в метровому шарі ґрунту становили 213,24 т/га. Пошаро-вий уміст гумусу в профілі ґрунтів був наступним: у шарі 0-20 см – 90,1 т/га, у шарі 20-40 – 60,5, у шарі 40-60 – 31,46, у шарі 60-80 – 25,94, у шарі 80-100 см – 15,24 т/га (додаток З, табл. З.5.5).

За умістом карбонатів кальцію (СаСО3) від 5,41 % в орному шарі до 16,71 % у шарі 80-100 см ґрунт належав до високобуферного, здатного проти-стояти зміні реакції ґрунтового розчину.

За умістом рухомих форм фосфору (18,45-16,7 % в орному й підорному шарах) ґрунт характеризувався як середньо забезпечений (за Чириковим), а за умістом калію також середньо забезпечена (за Масловою) [30].

Ступінь забезпечення ґрунту мінеральними формами азоту (N-NO3) висо-кий (за Кравковим).

Ґрунтовий поглинаючий комплекс чорноземів південних до початку зро-шення характеризується високим ступенем насиченості кальцієм і магнієм. Су-ма поглинених основ зменшується із глибиною й змінюється від 32,72 мг-екв/100 г ґрунту в орному шарі до 23,35 - на глибині 80-100 см. Уміст поглине-ного Са2+ також зменшується із глибиною від 26,9 мг-екв/100 г ґрунту в орному шарі до 16,6 - у шарі 80-100 см, що відповідно становило 82,21 і 71,89 % від су-ми основ. Уміст поглиненого Mg2+, навпаки, із глибиною зростає від 5,4 мг-екв/100 г ґрунту в шарі 20-40 см до 6,5 - у шарі 80-100 см. При цьому його уміст у відсотках від суми зростає від 17,25 у підорному шарі до 27,84 % - у шарі 80-100 см (додаток З, табл. З.5.4).

Уміст поглиненого Na+ у профілі ґрунтів до початку зрошення був незна-чним і зростав із глибиною від 0,12 до 0,25 мг-екв/100 г ґрунту й не перевищу-вав 1,07 % від суми основ.

За умістом Na+ у всьому 1-метровому профілі ґрунт до початку зрошення

234

відносився до не солонцюватого. За умістом Mg2+ ґрунт до початку зрошення також відносився до не солонцюватого в шарі 0-60 см і слабко солонцюватого в шарі 60-100 см за методикою [394]. Відношення поглиненого Са2+ до поглине-ного Mg2+ знижується із глибиною профілю від 4,72 в орному шарі до 2,55 - у шарі 80-100 см.

Нестача кальцію в поливній воді, викликає вилуговування карбонатів ка-льцію із шару ґрунту 0-80 см у перший рік зрошення. При цьому, відзначене зменшення умісту гумусу в шарі 0-40 см і деяке його збільшення - у шарі 40-100 см. Зменшення умісту гумусу в шарі 0-40 см пов'язане з вилуговуванням кальцію і його міграцією в профілі ґрунту разом з гумусовими речовинами, не-закріпленими мінеральною частиною.

Зменшення поглиненого кальцію в орному шарі ґрунту на осінь 1990 р. склало 2,6 мг-екв/100 г ґрунту. У шарі 20-60 см відзначене незначне його на-громадження в порівнянні з періодом до початку зрошення. У всьому 1-метровому профілі зрошуваного ґрунту відзначене нагромадження обмінного магнію й натрію. Ґрунт у шарі 0-20 см став слабко осолонцьованим за магнієм (додаток З, табл. З.5.4).

Протікання аналогічних процесів у ґрунті відзначали після 3, 5 і 10 років зрошення. Так, після 3-літнього зрошення уміст гумусу знизився нижче 3 % і ґрунти класифікувалися, як малогумусні [420-422]. Уміст карбонатів кальцію зменшився на 3,09-4,25 % у шарі 0-80 см. У шарі 0-60 см зменшився уміст пог-линеного кальцію на 2,2-1,1 мг-екв/100 г ґрунту, але ґрунти залишалися висо-кобуферними.

Уміст поглиненого магнію в ґрунтовому поглинаючому комплексі зріс на 3,3-0,2 мг-екв/100 г ґрунту в 1-метровому профілі, а натрію – на 1,42-0,28. За умістом поглиненого магнію ґрунти після 3 років зрошення стали слабко соло-нцюватими у 1-метровому профілі. При цьому, відсоток-еквівалентний уміст поглиненого магнію збільшувався із глибиною від 21,47 до 29,22 %-екв.

За умістом поглиненого натрію слабогумусні ґрунти в шарі 0-80 см на осінь 1992 р. також стали слабко солонцюватими за методикою [365].

Після 5 років зрошення солонцюватість ґрунту стала більш істотною у всьому 1-метровому профілі. Так, у шарі 20-40 см вона перейшла в розряд се-редньо солонцюватої за натрієм, а в шарі 80-100 см – за магнієм.

Запаси гумусу в орному шарі зменшилися з 80,1 т/га навесні 1990 р. до 70,18 т/га – восени 1994 р., а в шарі 20-100 см - трохи зросли. У цілому, в 1-метровому шарі ґрунту запаси гумусу зросли з 213,24 т/га навесні 1990 р. до 219,12 т/га на осінь 1994 г (додаток З, табл. З.5.5). Це відбулося за рахунок вне-

235

сення органічних добрив і більш глибокої й щільної кореневої системи при зрошенні, яка служить джерелом органічної речовини, а потім і гумусу.

10-літнє зрошення ґрунтів слабомінералізованою водою призвело до не-значного зменшення суми поглинених основ у шарі 20-60 см (на 0,24-1,24 мг-екв/100 г ґрунту) і більш значному їхньому нагромадженню в орному шарі (на 3,04) і шарі 60-100 см (на 2,14-2,27 мг-екв/100 г ґрунту). У цілому сума погли-нених основ у зрошуваних ґрунтах зменшується із глибиною від 35,76 в орному шарі до 25,62 мг-екв/100 г ґрунту в шарі 80-100 см.

В 20 см шарах метрового профілю знизився уміст поглиненого Са2+ на: 4,1 мг-екв/100 г - в орному шарі; 6,2 - підорному; 6,5 - у шарі 40-60 см; 3,4- у шарі 60-80 см; 2,3 мг-екв/100 г у шарі 80-100 см. У відсотковому відношенні уміст поглиненого кальцію в зрошуваних 10 років ґрунтах знизився значно: з 82,21 до 63,76 % в орному шарі; з 82,35 до 63,04 % – у підорному; з 80,79 до 61,85 % – у шарі 40-60 см (додаток З, табл.З.5.4).

У профілі зрошуваних ґрунтів значно зріс уміст поглиненого Mg2+: в ор-ному шарі на 4,4 мг-екв/100 г; у підорному шарі - на 4,0; у шарі 40-60 см - на 3,6; у шарі 60-80 см - на 5,3; у шарі 80-100 см - на 3,6 мг-екв/100 г ґрунту. Уміст поглиненого Mg2+ досяг 31,04-39,57 % від суми основ. Зрошувані ґрунти в шарі 0-100 см перейшли в розряд середньо солонцюватих за Mg2+ [365].

Проведеними раніше дослідження в Краснодарському краї по зрошенню чорноземів мінералізованою сульфатною натрієвою водою [357] установлено, що магній на відміну від натрію поглинається ґрунтом протягом усього часу зрошення. Ця особливість підтверджена проведеними дослідженнями.

Уміст поглиненого Na+ у профілі зрошуваних чорноземів південних Оде-ської області також зріс з 0,12-0,25 до 2,06-1,22 мг-екв/100 г ґрунту. Найбільшу концентрацію відзначено на глибині 0-60 см – 1,84-2,09 мг-екв/100 г ґрунту, що становить 5,20-6,72 % від суми основ. У шарі 0-80 см зрошувані ґрунти на осінь 1999 р. характеризувалися як середньо солонцюваті за умістом Na+ [394].

Слід додати, що в профілі зрошуваних ґрунтів відношення умісту погли-неного Са2+ до поглиненого Mg2+ знизилося до 2,08-1,41 ( при 4,72-2,55 до по-чатку зрошення), що є наслідком вилуговування обмінного Са2+ і його заміщен-ня більш активними в ґрунтовому розчині катіонами Mg2+ і Na+.

Уміст гумусу в орному шарі зрошуваного ґрунту знизився значно в порі-внянні з 1990 р. – з 3,31 до 2,77 %. Глибше в профілі 1-метрового шару відзна-чене його нагромадження на 0,03-0,33 % (табл. 5.2.17). У цілому, запаси гумусу в метровому шарі зросли з 213,2 т/га в 1990 р. до 225,32 т/га – в 1999 р. (додаток З, табл. З.5.5).

236

Уміст рухомих форм фосфору визначених за методикою Чирикова має середню забезпеченість, а уміст рухомого калію (16,85-11,8 мг/100 г ґрунту) за Масловою – також середню. Слід зазначити, що у верхніх шарах (0-60 см) зро-шуваних ґрунтів уміст рухомих форм фосфору й калію нижчий, ніж був до по-чатку зрошення.

Зрошувані ґрунти мали невисокий уміст валового азоту (0,143-0,036 %) і невисокі концентрації мінерального азоту у вигляді NH4

+, NO2-, NO3-. Протягом усього періоду досліджень ґрунту мали високий уміст карбона-

тів кальцію. За цим показником чорноземи південні класифікуються як високо буферні, стійкі до зміни реакції ґрунтового середовища.

Для запобігання негативного впливу підземної зрошувальної води на ґрунти необхідно застосовувати комплекс агротехнічних і меліоративних захо-дів: вносити в ґрунти органічні добрива в розрахунках не менше 15 т/га щоріч-но, мінеральні - до 3 ц/га; разом із гноєм, як органічні добрива слід застосову-вати під оранку здрібнену солому, стебла кукурудзи й соняшника й ін. органіч-ні залишки, які сприяють поліпшенню водно-фізичних властивостей ґрунту; внесення під оранку 5-6 т/га кальцієвих солей через 3-4 роки запобігає осолон-цюванню, перешкоджає утворенню кірки на поверхні ґрунтів; для зниження за-соленості ґрунтів наприкінці вегетаційного періоду слід проводити промивний полив нормою 600-700 м3/га.

4.6.3.4. Вплив зрошення підземною поливною водою на зміну валового хімічного складу ґрунтів

У профілі ґрунтів до початку зрошення й після 10 років зрошення пере-

важає оксид кремнію, а його уміст відповідно змінюється в межах 53,72-58,96 % і – 55,68-62,88 %. В 20 см шарах 1-метрового шару зрошуваних ґрунтів уміст SiО2 на 4,72-1,96 % вищий, ніж був до початку зрошення.

При перерахуванні на бескарбонатний ґрунт уміст оксиду кремнію до по-чатку зрошення був переважаючим у всьому 1-метровому профілі. Його уміст знижувався з 62,33 % у шарі 0-20 см до 60,99 % у шарі 40-60 см. Нижче, на гли-бині 60-80 і 80-100 см відзначено його зростання до 65,96 і до 66,11 % відповід-но. У шарах 0-20, 20-40 і 80-100 см зрошуваного ґрунту уміст оксидів кремнію в бескарбонатній навісці вищий, ніж був до початку зрошення на 1,13, 0,76 і 3,96 % (додаток З, табл. З.5.6).

На думку Ковды [193], сполуки кремнію, в умовах посушливого клімату, проявляються подвійно: досить інтенсивно виносяться з кори вивітрювання,

237

однак, при висиханні, транспірації розчинів і їх замерзанні випадають в осад у вигляді гелів, аморфного кремнезему, скоринок або щільної кори в місці їх утворенню. При цьому, сполуки кремнію відносно накопичуються при змен-шенні інших сполук. У цьому випадку після 10 років зрошення при перераху-ванні на бескарбонатний ґрунт спостерігається значне зменшення умісту окси-дів кальцію, полуторних окислів заліза (на 0,50-1,01 %), алюмінію (на 1,19-1,77%) і в меншій мері калію, титану у всьому 0-100 см шарі, При цьому від-значено збільшення оксидів натрію в 1-метровому профілі (на 0,14-0,24 %) і МgO в орному шарі на 0,04 %.

Другим за валовим умістом в профілі ґрунтів мінералом є глинозем. Його концентрація в 1-метровому профілі ґрунтів коливається в незначних межах: 11,18-10,83 % - для незрошуваної ділянки й 10,43-10,08 % - при зрошенні.

Значним у профілі незрошуваних ґрунтів є й уміст оксиду кальцію - 6-10,76 % (додаток З, табл. З.5.6). У профілі зрошуваних ґрунтів його уміст на 0,63-1,81 % нижчий, що є наслідком фізико-хімічного вилуговування в умовах автоморфного ландшафту, де переважає геохімічний винос речовин над акуму-ляцією.

Уміст оксидів магнію в ґрунтах ділянки до початку зрошення зростав із глибиною й змінювався в межах 1,68-1,95 %. У верхньому 0-40 см шарі зрошу-ваних ґрунтів його уміст незначний вищий, ніж був в 1990 р. У шарі 40-100 см відзначене фізико-хімічне вилуговування магнію поливною водою. Слід зазна-чити зниження відношення СаО до MgО в профілі зрошуваної ділянки, яке сві-дчить про зростання інтенсивності дії гідроморфизму в умовах більш частої й високої зміни вологості ґрунту.

У профілі зрошуваної ділянки відзначена акумуляція валового умісту Na2O, у порівнянні з періодом до початку зрошення на 0,16-0,21 %, за рахунок переважаючого умісту іонів натрію в поливній воді. У верхніх шарах зрошува-них ґрунтів зростає уміст K2O, P2O5, S і знижується уміст - Fe2O3 в 1-метровому профілі (додаток З, табл. З.5.6).

З потоком поливних вод активні геохімічні сполуки заліза, алюмінію, ма-рганцю мігрують униз по ґрунтовому профілю й на рівень ґрунтових вод. Часті зміни режиму окиснення на режим відновлення в зрошуваних ґрунтах, доступ кисню, транспірація й випаровування вологи сприяють протіканню процесів фізико-хімічного вилуговування.

Розрахунки молекулярного відношення валового умісту оксиду кремнію до умісту глинозему і його зростання у всіх шарах 1-метрового профілю на зрошуваній ділянці стосовно незрошуваного (з 8,96-8,29 до 10,13-9,04) свідчать

238

про силікатний характер ґрунтоутворення. Розширення молекулярного відношення валового умісту Al2O3/Fe2O3 в

орному шарі й шарі 60-100 см зрошуваних ґрунтів у порівнянні з періодом до початку зрошення на 0,12-0,54 свідчить про прояви процесу оглеєння перезво-ложених ґрунтів.

Таким чином, 10-літнє зрошення чорноземів південних підземною сла-бомінералізованою непридатною для зрошення водою призвело до переважаю-чого розвитку процесів фізико-хімічного вилуговування за рахунок оксидів: Al2O3, Fe2O3, CaО, MgО над акумулятивними, які характерні для Na2O, P2O5, S.

4.6.3.5. Вплив зрошення підземною слабомінералізованою водою на зміну умісту мікроелементів у профілі ґрунту

Вивчення умісту мікроелементів у різних шарах 1-метрового профілю

свідчить про нагромадження вище фонового рівня для чорноземів: барію в 2,23-1,98 рази, стронцію –2,84-1,49, миш'яку – 2,69-1,34, свинцю – 2,15-1,26, олова – 2,03-1,13, цирконію –1,64-1,10, заліза – 1,18-1,05 рази [473].

Зіставлення отриманих результатів із кларками в земній корі [423] свід-чить про перевищення цих значень для: миш'яку – 9,35 рази, барію в 7,83, олова – 2,60, цирконію – 2,88, свинцю – 1,95, стронцію – 1,1 рази (табл. З.5.7).

Уміст деяких елементів у профілі ґрунтів перевищує встановлені в Украї-ні ГДК за миш'яком в 7,95 рази, свинцем –1,79, сірці - 2 рази. За валовим уміс-том миш'яку ґрунти відносяться до дуже сильно забруднених, а його уміст до-сягає 15,9 мг/кг ґрунту. При цьому найбільш високі концентрації в зрошуваних ґрунтах відзначені в орному шарі й у шарі 80-100 см. До початку зрошення уміст миш'яку зростав із глибиною й у шарі 80-100 см досягав 15,5 мг/кг (дода-ток З, табл. З.5.7).

У профілі зрошуваних ґрунтів уміст хрому на 35-40 % нижчий, ніж був на відповідних глибинах до початку зрошення. Це пов'язане з тим, що при фі-зико-хімічному вилуговуванні кальцію інфільтраційним потоком поливної води винесений і хром, який у ґрунтах утримується кальцієм.

Вище було відзначено зменшення в профілі зрошуваних ґрунтів умісту глинозему й гідрооксиду заліза. Це сприяло зменшенню в профілі цих ґрунтів, порівняно з періодом до початку зрошення, умісту Rb, Ni, які сорбуються вище названими оксидами.

239

4.7. Дослідження впливу зрошення підземною мінералізованою хлоридною натрієво-магнієвою водою на зміну властивостей

чорнозему південного залишково-солонцюватого

Умови проведення моніторингових польових дослідів на території радго-спу «РадСад» Миколаївського району Миколаївської обл. з вивчення змін еко-логічного стану ґрунтів в умовах зрошення слабомінералізованими підземними водами приведено в додатку И. Там викладено питання: природно-кліматичні умови, розташування дослідних ділянок, рельєф, клімат, геологічні й геомор-фологічні умови, ґрунтові води, ґрунти, оцінювання якості поливної води, по-ливні норми та їхній вплив на засолення й осолонцювання ґрунтів, зміну вало-вого хімічного й мінералогічного складу, оцінювання впливу тривалого зро-шення на зміну товщини генетичних горизонтів, вмісту й запасів гумусу й інші питання.

4.7.1. Оцінювання ступеню засолення профілю ґрунтів при різному терміні зрошення підземною водою

Ділянки (кути полів сходяться в одній крапці) розташовані поруч, найбі-

льша відстань між шурфами не перевищувала 300 м. Ділянка незрошуваного ґрунту - це 10-літній персиковий сад, ділянка

зрошувана 1 рік – виноградна шкілка, закладена на незрошуваному овочевому полі, ділянка 7 літнього зрошення – семирічна овочева сівозміна, 4 ділянка – 9 літня зрошувана овочева сівозміна (1985-1993 р.) з наступним перелогом у на-ступні 7 років (з 1993 р. персиковий сад). У незрошуваному ґрунті вміст солей зростав з 0,061 % у шарі 0-20 см до 0,084 % - у шарі 80-100 см. Серед аніонів найбільшу концентрацію мали НСО3

- - 0,6-0,82 мг-екв/100 г, серед катіонів Са2+ - 0,5-0,6 мг-екв/100 г ґрунту (додаток И, табл. И.3.1). Величина рН із глибиною незначно збільшується і змінюється в межах слабко - середньо лужної реакції 7,85-8,1 Незрошувані ґрунти характеризували, як незасолені, із хлоридно-гідрокарбонатнім магнієво-кальцієвим хімізмом засолення [35, 329]. Чорнозем південний залишково-солонцюватий незрошуваної ділянки, має автоморфний непромивний тип водного режиму, де випаровування перевищує інфільтрацію. Ділянка ґрунту зрошувана 1 рік характеризується підвищенням засолено-сті в шарі 0-40 см у порівнянні з незрошуваною. При цьому, засоленість орного шару зросла з 0,061 до 0,135 %, за рахунок збільшення концентрації токсичних

240

солей - хлоридів натрію, сульфатів магнію й натрію. За вмістом Сl- і Na+ ґрунт у шарі 0-20 см відноситься до слабко засоленого. Засоленість підорного шару також зросла з 0,061 до 0,093 %. У цьому шарі та-кож збільшився вміст токсичних сульфатів магнію, хлоридів натрію й магнію. Ґрунт слабо засолений за Сl-.

У метровому профілі зрошуваного 1 рік ґрунту трохи зріс уміст кальцію. Це пояснюється, швидше за все, розчиненням в умовах підвищеної вологості карбонатів кальцію і переходом їх з скелета ґрунту в ґрунтовий розчин. На під-вищення розчинності вуглекислого кальцію в присутності хлористого натрію (переважаючі солі в складі поливної води) і підвищення його рухливості після взаємодії з поливною водою вказує Ковда В.А. [193].

Одночасно з цим, відзначено зниження вмісту гідрокарбонатів в орному шарі й нагромадження хлоридів і сульфатів у шарі 40-100 см у порівнянні з не-зрошуваним ґрунтом (додаток И, табл. И.3.1).

Реакція ґрунтового розчину в порівнянні з незрошуваним ґрунтом прак-тично не змінилася. На іншій ділянці, зрошуваній сім років, засоленість ґрунту виросла в усьому 2- метровому профілі. Так, у шарі 0-20 см вона складала 0,137 %, у ша-рі 20-40 – 0,125, 40-60 – 0,122, 60-80 – 0,107, 80-100 см – 0,129 %. Засоленість зросла в першу чергу за рахунок іонів хлору, натрію, сульфатів. Так, вміст хло-ру в метровому шарі ґрунтів зріс з 0,04 мг-екв/100 г до 0,656, досягши максима-льного значення на глибині 100-120 см – 0,92 мг-екв/100 г.

Концентрація Na+ у метровому шарі виросла з 0,056 до 1,01 мг-екв/100 г, SO4

2- - з 0,15 до 0,46, Mg2+ - з 0,28 до 0,33 мг-екв/100 г ґрунту. На зрошуваній ділянці вміст НСО3

- складав 0,66 мг-екв/100 г ґрунту при його вмісті в метро-вому шарі незрошуваних ґрунтів – 0,72. За вмістом хлору і натрію зрошувані ґрунти відносяться до слабо засолених у 2-метровому профілі. Тип засолення змінився з хлоридно-гідрокарбонатного кальцієво-магнієвого до сульфатно-хлоридного натрієвого [35, 328]. Величина рН зменшилася в орному шарі з 7,85 до 7,55, а в більш глибо-ких (20-125 см) - на 0,1-0,15, але реакція ґрунтового розчину залишилася слабо лужною (додаток И, табл. И.3.1). Слід зазначити, що концентрація Na+ у всьому метровому профілі мала постійне й стабільне значення - 1 мг-екв/100 г. Глибше 100 см концентрація во-дорозчинного Na+ зменшується з глибиною. У період зрошення запаси легкорозчинних солей у 1-метровому шарі ґру-нтів зросли з 9,403 т/га до 17,608 т/га. Запаси солей у ґрунтах розраховані за ме-

241

тодикою [328]. При цьому, слід зазначити, що за 7 років зрошення на один га землі було подано в середньому 15400 м3 води. Разом із поливною водою в ґрунти було внесено 46,477 т/га солей. Найбільше було внесено Сl- - 21,102 т/га, Na+ - 8,778 і НСО3

- - 7,703 т/га (додаток И, табл. И.3.2). На зрошуваній ділянці порівняно з незрошуваним ґрунтом найбільш зна-чно в 1-метровому шарі зріс уміст Na+ з 0,172 до 3,309 т/га, тобто в 19,04 рази. Запаси Cl- зросли з 0,209 до 3,305 т/га, тобто в 15,81 рази, SO4

2- - з 0,762 до 3,124 т/га (4,1 рази), Mg2+ - з 0,456 до 0,602 т/га. Запаси вмісту Ca2+ на зрошува-ній ділянці зменшилися порівняно з незрошуваним ґрунтом на 0,361 т/га і складали 1,108 т/га, запаси HCO3

- також зменшилися з 5,973 до 5,717 т/га (дода-ток И, табл. И.3.2). Слід зазначити, що хлористий натрій (переважаюча сіль у складі поливної води) відноситься до сполук найбільшої рухливості [377], і велика частина її переноситься в більш глибокі шари і на рівень ґрунтової води з інфільтрацій-ним потоком. Саме цим пояснюється, те, що при внесенні в ґрунт близько 30 т/га солей хлору й натрію в метровому шарі акумулювалося не більше 1/5 їх-ньої ваги. Щільність ґрунтів на незрошуваній ділянці в 20 см прошарках 1-метрового шару змінювалася в межах 1,21-1,42 г/см3, у середньому складала – 1,3 г/см3. На зрошуваній 7 років ділянці показники трохи вищі – 1,29-1,57 г/см3, у середньому – 1,42 г/см3. Найменша вологоємність ґрунтів: у шарі 0-20 см –27.5 %, 0-50 см – 25.5, 50-100 см – 22.0, 100-150 см – 21.5 %. Для метрового шару найменша вологоє-мність складає – 24.0 %, а для шару 0-150 см – 23.0 %. На четвертій ділянці, після 7-літнього перелогу після 9 років зрошення, засоленість верхнього метрового шару ґрунту трохи вища, ніж на незрошуваній ділянці, але нижча ніж на зрошуваній 7 років. При цьому, у складі солей пере-важають нетоксичні гідрокарбонати кальцію, практично відсутні хлориди. Хі-мізм засолення ґрунту в метровому шарі – сульфатно-гідрокарбонатний магніє-во-кальцієвий. Усе це свідчить про вимивання солей з верхнього метрового профілю ґрунту осінньо-зимовими опадами в більш глибокі шари, у тому числі 100-200 см. Засоленість ґрунту в шарі 100-200 см трохи вища, ніж на зрошуваній 7 років ділянці (додаток И, табл. И.3.1). У ґрунті переважають нетоксичні солі – гідрокарбонати кальцію, токсичні – гідрокарбонати магнію, сульфати магнію й натрію. Більш висока концентрація водорозчинних солей у шарі 100-200 см ді-лянки №4 свідчить про недостатню кількість осінньо-зимових опадів для пов-

242

ного промивання зони аерації від солей, що нагромадилися в час зрошення. Хі-мізм засолення цих ґрунтів, як і верхньому метровому шарі, - сульфатно-гідрокарбонатний магнієво-кальцієвий. Реакція ґрунтового розчину середньо лужна з рН 8-8,15. У цілому 7-літній переліг (сільськогосподарське використання земель без зрошення) сприяв поліпшенню еколого-меліоративної обстановки ґрунтового покриву без застосування хімічних меліорантів.

4.7.2. Оцінювання ступеню осолонцювання й зміни фізико-хімічних показників ґрунту при різній тривалості зрошення

підземною мінералізованою водою

Ґрунтовий поглинаючий комплекс чорноземів південних залишково-солонцюватих, малогумусних характеризується високим ступенем насичення магнієм і кальцієм. Сума поглинених основ на незрошуваній ділянці зменшу-ється зверху вниз з 30,865 мг-екв/100 г ґрунту в орному шарі до 24,665 мг-екв/100 г у шарі - 80-100 см.

Уміст обмінного Ca2+, також, зменшується в профілі незрошуваних ґрун-тів з 17,6 мг-екв/100 г в орному шарі до 12,4 - у шарі 80-100 см. У відсотковому відношенні вміст Ca2+, знижується з 57,02 % від суми обмінних катіонів в ор-ному шарі до 50,27 % - на глибині 80-100 см.

Уміст поглинутого Mg2+ навпаки - із глибиною зростає; з 42,77 % в орно-му шарі до 49,46 % - у шарі 80-100 см (додаток И, табл. И.3.3). Уміст обмінного Na+ на незрошуваній ділянці не перевищував 0,52 % від суми поглинутих катіонів і найбільша його концентрація відзначена в шарі 60-80 см. Ґрунти характеризуються як не осолонцьовані за натрієм. За ступенем солонцюватості незрошувані ґрунти відносилися до сильно осолонцьованих у 1-метровому шарі за магнієм [472, 7]. При цьому відношення поглинутого Са2+/Mg2+ у профілі метрового шару складало 1,33-1,02. Незрошуваний ґрунт у метровому шарі добре забезпечений карбонатами кальцію (4,3-13,4 %) і відноситься до високо буферної системи, здатної проти-стояти зміні реакції ґрунтового розчину. Уміст гумусу в ґрунті невисокий – від 1,56 % в орному шарі до 0,51 % у шарі 80-100 см. Забезпеченість ґрунту рухомим фосфором висока, калієм – низька.

243

Найбільш характерна відмінність властивостей ґрунтів зрошуваної 1 рік ділянки від незрошуваної: значне зниження суми поглинутих основ в орному шарі (на 4,12 мг-екв/100 г ґрунту) і менш значне збільшення в шарі 20-40 см; збільшення натрієвої солонцюватості в орному шарі з 0,21 до 2,75 %; зниження вмісту гумусу в шарі 0-40 см (за рахунок переміщення в нижні шари з мінера-льною частиною); зменшення вмісту карбонатів у 0-60 см шарі; зниження рН сольового в шарі 0-40 см (додаток И, табл. И.3.3).

Отримані результати підтверджують висновки Полупана і Ковальова [389] про те, що порушення сформованого водно-сольового балансу обумовлює посилення інтенсивності солонцевого процесу в перший рік зрошення, що після 3-5-літнього періоду знову стабілізується, але на більш високому рівні.

На ділянці 7-літнього зрошення ґрунтів слабо мінералізованими підзем-ними водами відзначено зниження вмісту обмінних основ в орному шарі з 30,865 до 26,349 мг-екв/100 г, тобто знизилася буферність ґрунтів. Крім того, сума обмінних основ ґрунтів знизилася й у шарі 80-100 см з 24,665 до 16,765 мг-екв/100 г. При цьому, в орному шарі вміст поглинутого Са 2+ знизився з 17,6 мг-екв/100 г до 9,2, складаючи лише 34,9 % від суми основ. Подібні зміни від-булися й у підорному шарі, де вміст Са2+ знизився з 56,9 % до 39,54 % (додаток И, табл. 5.И.3). У профілі ґрунтового обмінного комплексу зрошуваних ґрунтів відзна-чено нагромадження вмісту Na+ з 0,06-0,52 до 1,549 мг-екв/100 г, тобто в шарі 0-100 см спостерігається його стабільна концентрація. Уміст обмінного Na+ у відсотках складає 5,1-9,33 %, а ґрунти під час зрошення перейшли в розряд се-редньо осолонцьованих за натрієм. Уміст обмінного Mg2+, у зрошуваних 7 років ґрунтах, зріс на 2,4 мг-екв/100 г в орному шарі і на 4,4 мг-екв/100 г - у підорному і досяг 59,2-55,36 % від суми катіонів. За вмістом обмінного Mg2+, зрошувані підземними водами, ґрунти в шарі 0-40 см стали солонцями [394]. Черниченко й Суетов [471], розглядаючи подібні явища на Кубані, про-понують називати це не магнієвою солонцюватістю, а процесом злитогенезу перезволожених чорноземів. З цим важко не погодиться, але, не маючи даних зміни набухання цих ґрунтів, не можна підтвердити розвиту цього процесу. Слід зазначити, значне (більш ніж у 2 рази) зменшення, після 7 років зрошення мінералізованими водами, вмісту карбонатів кальцію в шарі 0-60 см. у порівнянні з незрошуваним ґрунтом. Відношення вмісту обмінного Са2+ до обмінного Mg2+ зменшилося в ор-ному шарі зрошуваного ґрунту до 0,59, у підорному - до 0,71 при їхньому зна-

244

ченні в незрошуваних – 1,33 і 1,32 відповідно. На думку Мухи й ін. [351], каті-они магнію беруть активну участь у розвитку сучасного осолонцювання ґрун-тів. Ґрунти, осолонцьовані за Mg2+, вимагають постійного і більш інтенсивного внесення свіжих органічних речовин одночасно з активним кальцієм. Отже, для підвищення родючості ґрунтів, що зрошуються слабо мінералізованими хлори-дними натрієво-магнієвими водами необхідно постійно вносити в ґрунти орга-нічні добрива (30-40 т/га) разом із кальцієвими солями (гіпс, фосфогіпс, вапно, крейда 2-3 т/га) щорічно під оранку. Уміст рухомого фосфору в профілі зрошуваного 7 років ґрунту високий, рухомого калію - низький. Уміст калію зменшується з глибиною: з 16 мг/100 г ґрунту в орному шарі до 4 мг/100 г на глибині 80-100 см. Ґрунти, бідні на вало-вий азот і його мінеральні форми. Уміст гумусу на зрошуваній ділянці ґрунту, у порівнянні з не зрошува-ною, більш високий лише в шарі 40-80 см і складає 1,37-0,87 %, при 0,76-0,61 % у цьому ж шарі незрошуваної ділянки.

Нагромадження гумусу в шарі 40-80 см зрошуваного 7 років ґрунту є наслідком регулярного в останні 3 роки внесення органічних і мінеральних до-брив, а також вилуговування кальцію й міграції вниз профілю гумусових речо-вин, не закріплених мінеральною частиною. Крім того, на зрошуваних землях коренева система рослин має більш високу щільність, досягає більш глибоких шарів, ніж на незрошуваних, що також є додатковим джерелом органічної ре-човини. Отримані результати підтверджують раніше зроблені автором виснов-ки про зниження запасів гумусу в орному шарі при зрошенні мінералізованими водами [249].

За даними Мухи й ін. [351] чорноземи, зрошувані мінералізованими во-дами з підвищеною концентрацією магнію й натрію, різко підвищують мігра-цію гумусу. А біохімічні процеси розкладання й трансформації органічної ре-човини приймають такий характер, що веде до формування гумусу, ознаки яко-го не характерні властивостям гумусу солонцевого типу ґрунтоутворення. У цілому запаси гумусу в метровому шарі ґрунтів незначні і складають на незрошуваній ділянці - 127,9 т/га; на зрошуваному 7 років – 160,7 т/га.

Агрохімічні властивості ґрунтів після 7-літнього перелогу значно відно-вилися. Так, вміст поглинутого кальцію (19,6-12,8 мг-екв/100 г ґрунту) у всьому метровому профілі ґрунту вищий, ніж на незрошуваній ділянці і зрошуваних 1 і 7 років. Процентний уміст поглинутого кальцію в шарі 0-40 см також найбільш високий з усіх ділянок (69,96-63,37 %).

245

Вміст поглинутого магнію (8,4-9,28 мг-екв/100 г) у шарі 0-40 см найбільш низький з усіх розглянутих ділянок (додаток И, табл. И.3.3).

Таким чином, припинення внесення токсичних солей з поливною водою на поверхню ґрунту, зміна її водного режиму з промивного на автоморфний ви-парний, заміна овочевої сівозміни на персиковий сад за схемою (4 х 5 м) у пли-ні наступних 7 років сприяло значному самовідновленню агрохімічних власти-востей чорноземів південних залишково-солонцюватих.

4.7.3. Оцінювання змін валового хімічного складу в профілі ґрунтів за різної тривалості зрошення

У профілі ґрунтів усіх ділянок переважає оксид кремнію. Вміст SiО2 із

поверхні ґрунту до глибини 80 см зменшується у всіх розрізах. З глибини 125 см і до 200 см - його вміст зростає. Інтервал зміни вмісту оксидів кремнію в метровому профілі незрошуваного ґрунту – 77,30-70,94 %, зрошуваних – 78,77-73,41 % (табл. 5.3.4). На зрошуваних ділянках уміст SiО2 у ґрунті вищий, ніж на незрошуваній. Зі збільшенням тривалості терміну зрошення в ґрунті збільшу-ється вміст оксидів кремнію.

Уміст оксидів кальцію чітко вираженої закономірності в профілі незро-шуваного ґрунту не має. З поверхні і до глибини 60 см його концентрація збі-льшується й у шарі 40-60 см складає 6,07 %. При цьому, середнє значення для метрового шару 3,812 %.

У профілі зрошуваних ділянок уміст СаО нижчий, ніж на незрошуваній. Середньоарифметичний уміст СаО в метровому шарі ґрунту ділянки з одноліт-нім періодом зрошення складає 3,7 %, у цьому ж шарі ґрунту ділянки з 7-літнім періодом зрошенням - 2,39 %, у ґрунтах четвертої ділянки (після 7 літнього пе-релогу) – 3,37 % (додаток И, табл. И.3.4).

Зменшення вмісту оксиду кальцію на зрошуваних ділянках є наслідком частої зміни окислювально-відновних процесів у зоні аерації, що викликають розчинення і фізико-хімічне вилуговування СаО інфільтраційним потоком по-ливної води. Підвищенню інтенсивності протікання цього процесу в зоні аера-ції сприяє і низький уміст кальцію в поливній воді (а потім і в ґрунтовому роз-чині), а також висока концентрація в ній солей хлористого натрію.

У профілі зрошуваних ґрунтів відзначено зменшення вмісту оксидів ти-тану, магнію, калію, заліза (додаток И, табл. И.3.4). Гідроокисні мінерали три-

246

валентного заліза в автоморфних ґрунтах слабо розчинні й інертні. При зміні автоморфного водного режиму ґрунту на гідроморфний промивний міняється валентність заліза і двох валентне стає більш рухомим у складі сполук бікарбо-натів, сульфідів і сульфатів мігрує вниз профілю ґрунтів. Цим пояснюється зменшення його у верхньому метровому шарі зрошуваних ґрунтів.

Подібним чином у перезволожених ґрунтах мігрує і титан. У верхньому 0-60 см шарі зрошуваних земель відзначено нагромадження

Na2O у порівнянні зі вмістом на незрошуваній ділянці. Зменшення відношення між валовим умістом CaО/MgО в метровому шарі

зрошуваної 7 років ділянки до 2,94, у порівнянні з 3,52 у незрошуваному ґрун-ті, свідчить про розвиток процесу гідроморфізму, що характерний для перезво-ложених ґрунтів при промивному типі водного режиму.

Зростання вмісту глинозему (Al2O3) у зрошуваних ґрунтах, у порівнянні з незрошуваними, свідчить про наявність процесу оглеєння перезволожених ґру-нтів. Процеси акумуляції речовин у верхньому метровому шарі ґрунту характе-рні для оксидів натрію й глинозему.

4.7.4. Оцінювання умісту мікроелементів у профілі ґрунту на ділянках різної тривалості зрошення

Аналіз вмісту мікроелементів у різних шарах ґрунту свідчить про нагро-

мадження вищих ніж фоновий рівень для чорноземів України: олова - у 3 рази, міді - у 1,9 рази на зрошуваній ділянці й у 1,4 - на незрошуваній, цирконію - у 1,5, свинцю - у 1,4 рази. Вміст деяких із мікроелементів перевищує кларк у земній корі: хром - 133 мг/кг (кларк 83), миш'як - 6,7 на незрошуваній, 7,1 на зрошуваній ділянках (1,7), кадмій - 0,8 (0,1), олово - 9,6 (2,5), цирконій - 457 (170), ртуть - 2,1 (0,08), свинець - 18,1 мг/кг (кларк 11,0 мг/кг) [510] (додаток И, табл. И.3.5). Уміст деяких з елементів перевищує встановлені для ґрунтів України гра-ничнодопустимі рівні: миш'як - 6,7 мг/кг (ГДК 1,7), кадмій - 0,8 (0,5), свинець - 18,1 мг/кг (ГДК = 12,0 мг/кг) [365]. Слід зазначити, що у верхніх 0-40 іноді 0-60 см шарах зрошуваних ґрун-тів вищий уміст міді, миш'яку, стронцію, цирконію, ртуті, що відповідно скла-дають 38 мг/кг, 5,9, 122, 457, 2,1 мг/кг. На незрошуваній ділянці вміст цих еле-ментів складає: 28 мг/кг, 4,1, 111, 405, 1,8 мг/кг. Разом із цим, у ґрунтах зрошу-ваної ділянки менша концентрація марганцю, заліза, нікелю, брому, рубідію,

247

олова, барію, свинцю. З огляду на ту особливість, що більшість мікроелементів (особливо стронцій) зв'язується в ґрунтах із кальцієм і при його вимиванні інфі-льтраційним потоком поливної води - униз по ґрунтовому профілю переміща-ються і вище відзначені мікроелементи.

4.8. Висновки 1. В умовах тривалого зрошення на зрошувальних системах півдня Укра-

їни змінювався тип водного режиму ґрунту - з автоморфного не промивного на гідроморфний промивний, який підтримувався до 1992 р. Високі поливні (до 80 мм) і зрошувальні норми (до 500 мм і більше) при зрошенні ґрунтів сприяли промочуванню зони аерації і перетіканню вологи на рівень ґрунтової води (до 80-95 мм щорічно). Інтенсивне зрошення ґрунтів, у цей період, сприяло стрім-кому зростанню рівня ґрунтової води, наприклад, на Каховській ЗС з 24,85 м у 1974 р. до 3,5 у 1990 р. Разом з ростом рівня підземної води відзначали зрос-тання її мінералізації з 0,61 г/дм3 у 1974 р. до 13,17 - у 1979, 16,34 г/дм3 - у 1985 р. надалі мінералізація ґрунтової води знижувалася до 9,47 г/л у 1990 р. і 4,27 г/дм3 - 2001 р. На початковому етапі зрошення в рік разом з потоком вологи з зони аерації на рівень ґрунтової води виносилося до 8,9-12,2 т/га солей.

2. До початку зрошення вміст солей у метровому шарі ґрунтів півдня України зростав з глибиною і змінювався від 0,048 % в орному шарі до 0,136 % у шарі 75-100, 0,193 % - у шарі 100-150 см і ґрунт характеризувався, як не-засолений. У приморській зоні засоленість грунтів метрового шару складала до 0,88 % і більше й характеризувалися вони як сильно засолені. Запаси со-лей у метровому шарі ґрунту до початку зрошення складали 7,2-12,7 т/га, а в шарі 1-2 м - 50-120 т/га. Тривале зрошення грунтів прісними водами сприяло вимиванню карбонатів і розсоленню.

Засоленість зрошуваних мінералізованою водою ґрунтів при промивному типі водного режиму носила квазіустановлений характер протягом 35 років: до кінця вегетаційного періоду спостерігали підвищення засоленості до 0,15-0,20 %, із наступним вимиванням солей в шари, що залягають нижче, і ґрунтові води осінньо-зимовими опадами. Зменшення водоподачі на зрошення з 1993 по 1998 роки призвело до зміни типу водного режиму з промивного на гідроморфно-випаровувальний і характеризувалося порушенням сталого рівноважного вод-но-сольового балансу в зоні аерації, що спричинило за собою накопичення со-лей у ґрунтах зони аерації в другій половині вегетаційного періоду до 0,3-0,44 %. Запаси солей у метровому прошарку ґрунтів протягом усього періоду дослі-

248

джень зростали з 4,1 т/га в 1957 р. до 10,8 - 1959, 15,9 - 1966, 19,4 - 1987, 22,1 - 1992 і до 40,9 т/га в 1998 році.

3. У профілі зрошуваного прісною водою ґрунту постійно спостерігали незначне зменшення поглинутого Са2, підвищення вмісту поглинутого Mg2+. Вміст поглинутого Na+ у 1-метровому профілі ґрунту повільно зростав, але сту-пеню слабкого осолонцювання не досяг.

35-летне зрошення ґрунтів мінералізованою водою Інгульця при промив-ному типі водного режиму, незважаючи на кількаразове внесення на поверхню ґрунтів гіпсу, призвело до зменшення умісту в метровому профілі обмінного кальцію на 17.4-23 %, збільшенню умісту обмінного магнію на 14-20,9 % і об-мінного натрію - на 1,3-5,0 %. Ґрунти з 1962 року характеризувалися, як слабо- і середньо солонцюваті за натрієм і магнієм.

4. 27-літнє зрошення, водою з лужною реакцією середовища, сприяло пі-длуженню ґрунту у верхньому 0-40 см шарі і збільшенню рН сольового з 5,35-6,25 у 1974 м до 7 у 2001 р. і вирівнюванню цього показника у всьому 1-метровому профілі.

5. За період зрошення дніпровською водою запаси гумусу в метровому шарі ґрунту Каховської ЗС зросли з 210,538 до 229,04 т/га. При цьому в орному шарі вони знизилися майже на 10 т/га, або 11,3 %, а в шарі 60-100 см - зросли на 19 т/га, або 77 %.

6. Аналіз валового вмісту оксидів свідчить, що для темно-каштанового ґрунту характерні процеси фізико-хімічного вилуговування одних сполук (CaО, MgО, Na2O, K2O, Fe2O3) і акумуляції інших (SiО2, Al2O3, Ti2, MgО).

7. Валовий вміст таких елементів як сірка, свинець, гафній, лантан, барій, нікель зріс у всьому профілі зрошуваного ґрунту в порівнянні з періодом до зрошення. Вміст стронцію, міді, фосфору в профілі зрошуваного ґрунту ниж-чий, ніж був до початку зрошення. Вміст деяких з елементів у темно-каштановому ґрунті перевищує встановлені для ґрунтів України граничнодопу-стимі рівні: за миш'яком - 12 мг/кг (ГДК- 2.,0 мг/кг), свинцем - 17 мг/кг (12.0), сіркою - 400 (160), цинком - 83 (46), хромом - 500 мг/кг (100).

8. Тривале зрошення чорноземів звичайних Криворізької ЗС водою річки Інгулець сприяло підвищенню вмісту титану, заліза, міді, цинку, ванадію, свин-цю. Прилеглі до залізорудного виробництва Криворіжжя ґрунти в радіусі 30 і більше км забруднюються відходами і викидами цього виробництва, у першу чергу важкими металами. Ґрунтовий покрив у радіусі 0,5-7 км від джерела за-бруднення перевищує ГДК за вмістом титану, заліза, міді, цинку, ванадію, сви-нцю, стронцію і відносяться до сильно і середньо забруднених.

249

9. Дренажний стік на Вище-Тарасівській ЗС формується, в основному, в понижених елементах рельєфу і змінюється в досить значних межах від 0,006 до 0,1 л/с/га. В залежності від відміток поверхні землі величина дренажного стоку від водоподачі змінюється від 3-8 % до 29-44 %. Разом з дренажним сто-ком у колекторну мережу виноситься 0,6-4,3 т/га водорозчинних солей, які вимиваються з профілю зрошуваних ґрунтів. У зв’язку з прорахунками у проек-туванні на значній території (понад 25 % площ) побудований систематичний дренаж не працює, тому що зростання рівня ґрунтових вод не відбулося, а дре-ни закладені вище їх рівня.

10. Поблизу Первомайська, де проводили утилізацію шахтно-ракетних комплексів, уміст важких металів хрому, миш`яку, кадмію, ртуті, свинцю, в ме-ншій мірі міді й цинку перевищує встановлені граничнодопустимі концентрації для ґрунтів України. При цьому, концентрація миш`яку перевищує ГДК у 3-6,3 рази, кадмію - у 4-7,4 рази у всіх без винятку пробах 0-100 см профілю. За рів-нем забруднення миш`яком і ртуттю ґрунти відносяться до дуже сильно забру-днених за критеріями, прийнятими в Україні.

11. При зрошенні ґрунтів водами різної мінералізації спостерігали збіль-шення найменшої вологоємності й щільності складання ґрунтів у всьому мет-ровому шарі, зменшення пористості, коефіцієнта фільтрації в порівнянні зі ста-ном до початку зрошення.

12. Для запобігання негативного впливу слабо мінералізованої зрошува-льної води на ґрунти необхідно застосовувати комплекс агротехнічних і меліо-ративних заходів: вносити в ґрунти органічні добрива в розрахунках не менше 15 т/га щорічно, мінеральні - до 3 ц/га; разом із гноєм, як органічні добрива слід застосовувати під оранку здрібнену солому, стебла кукурудзи й соняшника й ін. органічні залишки, які сприяють поліпшенню водно-фізичних властивостей ґрунту; внесення під оранку 5-6 т/га кальцієвих солей кожні 3-4 роки запобігає осолонцюванню, утворенню кірки на поверхні ґрунтів; для зниження засолено-сті ґрунтів наприкінці вегетаційного періоду слід проводити промивний полив нормою 600-700 м3/га.

250

Розділ 5 ДОСЛІДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ДЛЯ ЗРОШЕННЯ КУЛЬТУР ЗЕРНО-КОРМОВОЇ СІВОЗМІНИ ДРЕНАЖНО-СКИДНИХ

ВОД РИСОВИХ ЗРОШУВАЛЬНИХ СИСТЕМ

Досліди проведені в 1983-1991 роках на мілко ділянковому стаціонарі на території Скадовського району Херсонської обл. на підсобних полях Інституту рису в трьох варіантах: 1 - зрошення сільськогосподарських культур дніпровсь-кою водою зрошувального каналу (контроль); 2 - зрошення сільськогосподар-ських культур водою рисового чеку, де видержувалась прийнята для зони тех-нологія вирощування рису і вносилися рекомендовані норми добрив і пестици-дів; 3 - зрошення сільськогосподарських культур водою скидного каналу СКР-1, що збирає воду зі свердловин вертикального дренажу, ділянок горизонталь-ного дренажу і рисової системи. Усі природно кліматичні умови й методику проведення досліджень викладено в додатку до розділу

5.1. Оцінювання впливу зрошення дренажно-скидними водами

рисових систем на фізико-хімічні показники ґрунтів

Ґрунти дослідної ділянки – темно-каштанові, середньо суглинкові (дода-ток К, табл. К.7.1), слабо солонцюваті, з поверхні незасолені, багаті калієм, фо-сфором, азотом в аміачній формі.

Загальна кількість водорозчинних солей у півтораметровому шарі ґрунту змінювалась від 0,084 % і не перевищувала 0,189 %на глибині 1,5 м (додаток К, рис. К.7.1), величина рН збільшувалася з глибиною від 7,2 в орному шарі до 8,2 на глибині 1,25-1,50 м [244]. Щільність метрового шару ґрунту 1,47 г/см3, най-менша вологоємність - 18,8 %. Запаси продуктивної вологи у метровому шарі - 125 мм. Основних пестицидів, що застосовуються в рисосіянні в ґрунтах дослі-дного поля не знайдено.

Основні результати досліджень розглянемо за перший п'ятилітній період і в цілому за 1983-1991 роки. П'ятилітній термін зрошення дослідних ділянок не дав можливості завершити повну ротацію сівозміни. Отже, на різноманітних ділянках вирощували різноманітні культури, що мали неоднозначний вплив на формування меліоративного стана ґрунтів. Так, ділянки, на яких вирощували три роки люцерну в сівозміні: 1-й рік - озима пшениця; 2-й рік - ячмінь із підсі-вом люцерни; 3-й рік - люцерна другого року користування; 4-й рік - люцерна третього року користування; 5-й рік - кормовий буряк, накопичували значно бі-

251

льше водорозчинних солей (додаток К, табл. К.7.2) ніж ті, на яких вирощували культури без люцерни: озима пшениця (зрівняльний посів), кормовий буряк, кукурудза на зерно, озима пшениця, яровий ячмінь із підсівом люцерни (дода-ток К, табл. К.7.2).

Процеси засолення ґрунтів під культурою люцерни особливо чітко про-сліджуються на ділянках ґрунтів, зрошуваних дренажно-скидними водами.

У ґрунтах загальна кількість водорозчинних солей за аналізом водної витяжки збільшується у всьому профілі на 0,01- 038 % (додаток К, табл. К.7.2). При цьому, найнижчі показники росту кількості солей зафіксовані в орному шарі, найвищі - на глибині 100-125 см, де засоленість досягала 0,486 % у 1987 році. Ґрунти з глибини 50 см до 100 мали слабке засолення з хлоридно-сульфатним хімізмом, глибше - середньо засолені із сульфатним хімізмом [329]. Хімізм засолення за роки досліджень майже не змінився і за катіонами мав натрієво-кальцієвий і натрієвий типи. Запаси солей у метровому шарі зрос-ли з 16,8 т/га в 1982 до 30,6 т/га в 1987, у першу чергу, за рахунок сульфатів і натрію. Їхні запаси відповідно зросли з 8,35 до 15,16 т/га і з 1,8 до 5,1 т/га від-повідно.

У наступні чотири роки на цих ділянках, де вирощували з 1988 року ку-курудзу на зерно, озиму пшеницю з пожнивним посівом кукурудзи на зелену масу, ярий ячмінь із підсівом люцерни, люцерну другого року, спостерігали ко-ливання засолення ґрунту, що не перевищували рівня 1987 року. На осінь 1991 року запаси солей на цих ділянках склали 26,93 т/га в метровому шарі. Най-більш високе засолення ґрунту в профілі відзначено в шарі 50-75 см - 0,3 % (додаток К, табл. К.7.2).

Розраховуючи баланс солей, що поступили із поливною водою за перші 5 років досліджень приходжу висновку, що їх надійшло з 15140 м3/га води на ґрунти 1 варіанту - 4390 кг/га, 2 варіанту - 4572; 3 варіанту - 8160 кг/га. Отже, надходження солей при зрошенні дренажно-скидними водами майже в два рази вище, ніж із водою зрошувального каналу і рисового чеку, але воно не покриває накопичення у верхньому метровому шарі. Це явище можна пояснити підтягу-ванням солей з рівня ґрунтових вод.

З 1988 року по 1991 рік на ділянки усіх варіантів було подано 11600 м3/га води з якими надійшло на ділянки першого й другого варіантів біля 3370 кг со-лей, а на ділянки зрошувані дренажно-скидними водами - 6250 кг, але подаль-шого засолення профілю ґрунтів не спостерігали [251].

Зрошення ґрунтів, із люцерною в сівозміні, водою рисового чеку не приз-вело до значного збільшення кількості водорозчинних солей, а в прошарках 0-

252

25 і 50-75 см відзначено їхнє зменшення (додаток К, табл. К.7.2). Ґрунти харак-теризуються як незасолені у всьому профілі. Хімізм солей сульфатний за аніонами, магнієво-кальцієвий в орному ша-рі, натрієво-кальцієвий у шарі 25-75 см і глибше натрієвий - за катіонами. За-паси солей у метровому шарі ґрунтів зросли з 16,8 до 19,1 т/га, що значно ниж-че, ніж при зрошенні дренажно-скидними водами. Помітних змін у засоленні профілю ґрунтів, зрошуваних дніпровською водою, як у сівозміні з люцерною, так і без її не відзначено. Зрошення ґрунтів дренажно-скидними водами і водами рисового чеку без люцерни в сівозміні (до 1987 року) не призвело до значного накопичення солей, а їхні максимальні концентрації (0,223 % і 0,236 % відповідно) зафіксовані на глибині 100-125 і 125-150 см (додаток К, табл. К.7.2). За період досліджень у ґрунтах дослідних ділянок усіх варіантів відзначе-но поліпшення агрохімічних властивостей ґрунтів у порівнянні зі станом до по-чатку проведення досліду. Перед закладенням досліду вміст гумусу в орному шарі складав 2,27±0,17 %, у підорному - 1,84±0,19 %. Так, вміст гумусу у верх-ньому 0-25 см шарі за перші п'ять років зріс на 0,2-0,6, а за весь період дослі-джень - 0,45-0,95 %, а на деяких ділянках більше 1,0 %, а його запаси в метро-вому шарі на 29-44, а наприкінці досліджень на деяких повтореннях, до 68-89 т/га. Але цей ріст пов'язаний, у першу чергу, із дотриманням рекомендованої агротехніки і регулярним внесенням органічних і мінеральних добрив.

До початку проведення досліду сума поглинених основ збільшувалася з поверхні до одного метра і складала 17,4-23,0 мг-екв на 100 г ґрунту, вміст пог-линутого кальцію - 67,8-76,96 % від суми основ, магнію - 22,58-32,19 %, що ха-рактеризує ґрунти як слабо - і середньо солонцюваті за магнієм (додаток К, табл. К.7.3, рис. К.7.2). Уміст поглиненого натрію фіксувався з глибини 0,5 м і не перевищував 1,1 % [254].

У ґрунтовому вбирному комплексі відбулося збільшення вмісту увібрано-го кальцію у верхньому метровому шарі усіх варіантів: у першому - на 1,95; другому - 2,6; третьому - 3,2 мг-екв на 100 г ґрунту. Одночасно знизився вміст поглинутого магнію, і ґрунти в деяких прошарках вийшли з розряду осолон-цьованих за магнієм. При цьому ємність поглинання не знизилася, а отже, не знизилася буферність ґрунтів (додаток К, табл. К.7.3).

В орному шарі ґрунтів відзначено накопичення нітритного азоту з 0,009 до 0,15-0,40 мг на 100 г ґрунту. Уміст нітратного азоту наприкінці досліджень на деяких повтореннях досягав 46,4-56,5, а амонійного азоту - 9,9-14 мг/100 г ґрунту (додаток К, табл. К.7.4).

253

Обстеження території дослідної ділянки в 1998 році підтвердило наші ви-сновки про те, що поліпшення агрохімічних властивостей ґрунтів, що спостері-гали з 1983 по 1991 рік, пов'язано, насамперед, із дотриманням рекомендованої агротехніки і регулярним внесенням органічних і мінеральних добрив.

З 1992 року дослідження на дослідній ділянці не проводяться. Територія зрошується дніпровською водою, але без дотримання агротехніки і регулярного внесення добрив. Як результат, у ґрунтах спостерігається зменшення вмісту увібраного кальцію, гумусу, зріс вміст поглинутого натрію й магнію, особливо в шарі 75-150 см, де ступінь осолонцювання досяг - сильного ( табл. К.7.3).

5.2. Дослідження впливу зрошення дренажно-скидними водами рисових систем на накопичення пестицидів у профілі зрошуваних ґрунтів

В умовах рисосіяння застосовувалися такі пестициди: рогор, хлорофос, Бі-58 (інсектициди); цинеб, рицид (фунгіциди); сатурн, ронстар, 2М-4Х, пропа-нід, ордрам, мідний купорос, симазин, атразін, далапон, полідім, діурон (гербі-циди) та інші. Але у великих кількостях і на більшій частині території рисової системи застосовували гербіциди сатурн і пропанід. За перші п'ять років досліджень (1983-1987 рр.) у ґрунти зрошувані вода-ми рисового чеку з поливною водою внесено біля 212 г/га пропаніду, 545 г/га - сатурну, 55 г/га - 3,4-ДХА, 20 г/га - 2,4 Д - амінної солі. У ґрунти зрошувані дренажно-скидними водами при зрошувальній нормі 15140 м3/га в ґрунти на-дійшло 167 г/га - пропаніду, 420 г/га - сатурну, 35 г/га - 3,4-ДХА, 23 г/га - 2,4 Д - амінної солі.

Концентрація пестицидів у дренажно-скидній воді в період із 1988 по 1991 рік була дещо вищою, ніж у попередні п’ять років і пов'язано це зі змен-шенням вмісту у дренажних водах вод скинутих із рисових чеків. З поливною водою нормою 11600 м3/га за ці роки в ґрунти внесено 135 г/га пропаніду, 355 г/га - сатурну, 30 г/га - 3,4-ДХА, 20 г/га - 2,4 Д-амінної солі. З водою рисового чеку за ці роки в ґрунти внесена така кількість пестицидів: пропаніду - 172 г/га, сатурну - 428, 3,4-ДХА - 46 г/га.

Накопичення залишкових кількостей пестицидів в орному шарі ґрунтів виявлено практично під усіма зрошуваними культурами й у всі роки дослі-джень. При цьому, у перший і другий роки досліджень в усіх варіантах і під усіма культурами відзначено накопичення пропаніду і його метаболіту 3,4-ДХА, сатурну, після третього року досліджень - базаграну, 2,4-Д амінної солі, 2М-4Х у ґрунтах ділянок люцерни, кормового буряка, кукурудзи на зерно дру-

254

гого й третього варіантів. Крім цих пестицидів у ґрунтах під кукурудзою на зе-рно другого й третього варіантів виявлено накопичення пропаніду відповідно 0,004 і 0,002 мг/кг. Після четвертого року досліджень в орному шарі ґрунтів на ділянках другого варіанту люцерни, озимої пшениці, кукурудзи на зерно приб-лизно в рівних кількостях виявлено пропанід (0,001- 0,003 мг/кг), на ділянках люцерни, кукурудзи на зерно й особливо ярого ячменю третього варіанта - про-панід відповідно 0,0007, 0,00287 і 0,02 мг/кг. Після п'яти років зрошення у всьому півтораметровому профілі ґрунтів усіх варіантів відзначено накопичення залишків пестицидів: сатурну, пропаніду і його метаболіту 3,4-ДХА (додаток К, табл. К.7.5). Найбільше їх виявлено в пробах ґрунтів, зрошуваних водою рисового чеку, на глибині 75-100 см, що сві-дчить про їхнє проникнення в більш глибокі шари разом із поливною водою.

Після дев'ятьох років зрошення ця тенденція не змінилася і накопичення сатурну у профілі ґрунтів у 1991 році незалежно від культури коливалося в ме-жах 0,05-0,9 мг/кг при зрошенні водою рисового чеки і 0,015-0,50 - при зро-шенні дренажно-скидною водою. Найбільші концентрації пестицидів у ґрунтах, у цей період щорічно, відзначені на ділянках, де останні три роки вирощували люцерну. У 1990, 1991 роках на окремих повтореннях другого варіанту люцер-ни другого й третього років користування після третього укосу (20-30 липня) у ґрунтах орного шару було виявлено вміст сатурну до 3-3,6 мг/кг. Але до кінця вегетаційного періоду концентрація сатурну у всьому 0-150 см шарі цих ґрунтів не перевищувала 0,5 іноді 0,9 мг/кг, що свідчить про вимивання і перенесення препарату з водою при чергових поливах і опадах.

Аналіз динаміки накопичення пропаніду (додаток К, табл. К.7.6) за період досліджень підтверджує непостійність накопичення цього гербіциду, вимиван-ня й міграцію у ґрунтовому профілі з частковим розкладанням.

Максимальне значення вмісту пропаніду зареєстровано наприкінці веге-таційного періоду другого року досліджень (1984), коли в орному шарі його концентрація складала 0,8 мг/кг ґрунту у варіанті зрошення водою рисового че-ку на ділянках кормового буряка, що нижче ГДК (1,5 мг/кг ґрунту) [67].

Після дев'ятьох років зрошення водою рисового чеку концентрація про-паніду у профілі ґрунтів складала 0,030-0,040, а при зрошенні дренажно-скидною водою - 0,018-0,022 мг/кг (додаток К, табл. К.7.6).

Таким чином, вміст рисових гербіцидів у профілі ґрунтів досліджуваних варіантів не перевищував ГДК, але значне їхнє накопичення в зерні зернових свідчить про необхідність перегляду регламентованих величин як за вмістом у воді, так і в ґрунтах.

255

5.3. Вплив зрошення дренажно-скидними водами рисових систем на склад і чисельність мікроорганізмів, токсичність ґрунтів

У період проведення досліджень вивчена дія різноманітних варіантів

зрошувальної води на мікрофлору ґрунтів, її чисельність, співвідношення фізіо-логічних груп, що визначають структуру мікробних ценозів ґрунту і їхній вплив на інтоксикацію ґрунту, фітосанітарний стан [46, 133]. За результатами досліджень більш високу біологічну активність виявля-ють дренажно-скидні води і води рисового чеку. Для цих вод характерні високі показники коефіцієнтів мінералізації й іммобілізації органічної речовини - 1,3 і 1,5. Для вод зрошувального каналу ці показники на рівні 0,75. За вмістом з'єд-нань азоту (додаток К, табл. К.2.1, К.2.2) відмінності незначні, хоча деяке збі-льшення відзначається у водах скидного каналу, де й уміст фосфорорганічних сполук вищий.

Ступінь токсичності води зрошувального й скидного каналів характери-зується близькими показниками 20,1 і 22,1 умовних кумаринових одиниць у ве-сняний період. Води рисових чеків мали значно вищу токсичність - понад 25 умовних кумаринових одиниць, із наявністю великої кількості мікроскопічних грибів, представників Aspergikllus, Fusarium leucor. Більше 60 % виділених штамів виявляли фітотоксичну активність. Слід зазначити, що визначення середньої токсичності ґрунтів у вегетацій-ний період четвертого року досліджень під культурою озимої пшениці виявило деяку закономірність зниження врожайності при зростанні загальної токсично-сті ґрунтів другого й третього варіантів. Так, при загальній токсичності ґрунтів 17,2 УКО врожайність зерна складала 61,4 ц/га, при 18,9 - 57,3; при 21,9 УКО - 51,6 ц/га (додаток К, рис. К.7.3).

У цьому ж році відзначено вплив розвитку фітотоксичних грибів на зни-ження врожайності зеленої маси пожнивної кукурудзи. Так, при їхній чисель-ності 117 тис. шт. у 1 г абсолютно сухого ґрунту врожайність складала 568 ц/га; при 91 - 598; при чисельності 42 тис. шт. у 1 г - 628 ц/га.

Не виявлено впливу загальної токсичності ґрунтів на врожайність зерна ярого ячменю. Зрошення сільськогосподарських культур водами різноманітної біологіч-ної активності викликало зміни основних параметрів ґрунтової мікрофлори. Так, зрошення озимої пшениці дренажно-скидними водами порівняно з контро-лем викликало зменшення чисельності фосфор розкладаючих бактерій, олиго-нітрофілів і бактерій, що використовують мінеральний азот, актиноміцетів. За-

256

гальний уміст аммоніфікаторів змінювався незначно. Особливо чітко ці відмін-ності фіксувалися в літні місяці. У цей період у варіанті зрошення дніпровсь-кою водою мало місце зниження чисельності ґрунтових грибів (додаток К, табл. К.7.7). На фоні зниження загальної чисельності грибної мікрофлори в першому варіанті вод зросла чисельність фітотоксичних форм до 63,6 %, тоді як при зрошенні водою скидного каналу - 6,6, рисового чеку - 57,1 %. Чисельність фі-тотоксичних бактерій у цих варіантах відповідно 8,0; 22,0; 11,3 %.

Збільшення чисельності фітотоксичних штамів, бактерій і грибів (у літні місяці) провокувало підвищення токсичності під посівами озимої пшениці на ділянках першого варіанту в 10 разів; другого - 2,9; третього - 1,8 рази (додаток К, табл. К.7.8).

Пожнивний посів кукурудзи на зелену масу ще більше посилював негати-вний вплив води рисового чеку на ґрунти, тоді як на ділянках, политих водою зрошувального каналу, токсичність знижувалася до 13,9; скидного - до 11,0 умовних кумаринових одиниць. При цьому порівняно з контролем загальна кі-лькість мікроорганізмів змінювалося дуже мало, але збільшувався вміст фітото-ксичних штамів.

У цілому найвища токсичність ґрунтів зареєстрована на ділянках люцер-ни другого року життя, зрошуваних водою рисового чеку (додаток К, табл. К.7.8). При цьому збільшення загальної токсичності ґрунтів істотно впливає на зниження врожайності зеленої маси люцерни кожного укосу. Так при загальній токсичності ґрунтів 9,2 УКО врожайність люцерни другого року життя (другого укосу) склала 345 ц/га; при 12,2 - 290; при 18 - 268 і при 38,5 УКО в ґрунтах зрошуваних водою рисового чеки - 224 ц/га (рис. К.7.4).

Подібні результати отримано і при зрошенні різноманітними водами кор-мового буряка. Так, при середній загальній токсичності ґрунтів зрошуваних во-дою зрошувального каналу 17,9 УКО отримано врожай 1290 ц/га, при 18,6 УКО зрошуваних водою рисового чеку - 1202, а при 10,3 УКО в ґрунтах зрошуваних дренажно-скидними водами - 1408 ц/га коренеплодів. Ця тенденція, відзначена й у третій рік проведення досліджень: чим вища загальна токсичність ґрунтів - тим нижчий врожай коренеплодів кормового буряка.

Середній показник токсичності ґрунтів у сівозміні: при поливі водою зрошувального каналу - 17,2 УКО; водою рисового чеку - 19,6; дренажно-скидними водами - 12,6 умовних кумаринових одиниць [46]. Отже, викорис-тання дренажно-скидних вод для зрошення ґрунтів посилювало процеси деток-сикації ґрунтів, мікробіологічну активність, зменшувало вміст фітотоксичних форм.

257

Отже, за період досліджень (1983-1991) на ділянках усіх варіантів відзна-чено поліпшення агрохімічних властивостей ґрунтів у порівнянні зі станом до початку проведення досліду. Викликано це дотриманням рекомендованої агро-техніки і регулярним внесенням органічних і мінеральних добрив. Уміст гумусу зростав по всьому профілю ґрунту, а в орному шарі збільшення складало 0,45-0,95, а на деяких ділянках більше 1,0 %. У ґрунтах збільшився вміст обмінного кальцію, при одночасному зниженні обмінного магнію і натрію, при цьому у верхніх шарах ґрунти вийшли з розряду середньо й слабко осолонцьованих за магнієм. Дещо зросла буферність ґрунтів.

Дев'ятирічне зрошення темно-каштанового ґрунту дренажно-скидними водами рисових зрошувальних систем сприяло незначному накопиченню іонів у ґрунтовому профілі (в основному сульфати й натрій), хлоридно-сульфатному вторинному засоленню нижніх шарів (50-125 см) під культурою люцерни з три-річним циклом вирощування в умовах близького залягання рівня ґрунтової во-ди (менше 2 м), накопиченню залишкових кількостей рисових гербіцидів сату-рну, пропаніду і його метаболіту 3,4-ДХА в кількостях, менших ГДК, у всьому 1,5-метровому профілі.

Використання дренажно-скидних вод для зрошення ґрунтів посилювало процеси детоксикації ґрунтів, мікробіологічну активність, зменшувало вміст фітотоксичних форм. Підвищення загальної токсичності ґрунтів на ділянках другого й третього варіантів позначалося на зниженні врожайності зерна озимої пшениці, зеленої маси люцерни, масі коренеплодів кормового буряка.

5.4. Оцінювання урожайності основної й побічної продукції сільсько-господарських культур зрошуваних дренажно-скидними водами рисових систем у порівнянні зі зрошенням дніпровською водою

5.4.1. Озима пшениця

Істотних відмінностей у розвитку рослин у варіантах не виявлено, чергові фази розвитку наступали одночасно. Аналіз даних врожайності (додаток К, табл. К.8.1, рис. К,8.1) свідчить про значну мінливість і нестабільність врожаїв у різноманітні роки досліджень. Особливо низький врожай зерна пшениці отримано в третьому році досліджень. Це пов'язано з несприятливими погодними умовами зими, коли посіви частково вимерзнули й були розрідженими. Врожайність озимої пшениці на ділянках, зрошуваних дренажно-

258

скидними водами, щорічно вища, ніж у контролі, і за п'ять років мали приріст 35,3 ц/га, або 15,0 %, а за дев'ять - 75,2 ц/га або 16,4 %, що значно вище найме-ншої істотної різниці (НСР05 = 18,4 ц/га і 17,4 ц/га відповідно). При цьому при-ріст врожаю зерна в різні роки був від 1,0 до 17,7 ц/га, або від 4 до 57 %. У 1983, 1984, 1987-1991 роках врожайність культури при поливі дренажно-скидними водами рисових систем істотно вища ніж при зрошенні дніпровською водою зрошувального каналу. При зрошенні посівів водою рисового чеку врожай зерна озимої пшениці не мав чітко вираженої тенденції. Так, у перший і шостий роки досліджень врожайність була істотно нижчою ніж у контролі, а в другому й дев'ятому році - істотно вищою. Зниження врожайності складало 3,1 і 7,0 ц/га, підвищення - 10,1 і 8,9 ц/га відповідно рокам. У цілому за весь період досліджень різниця між су-марним врожаєм зерна пшениці з ділянок першого й другого варіантів несуттє-ва - 4,1 ц/га. Середньорічна врожайність зерна найвища при зрошенні дренажно-скидними водами, найнижча - дніпровською водою і за варіантами досліду склала: 1 - 50,8; 2 - 51,3; 3 - 59,2 ц/га.

Врожайність соломи озимої пшениці у варіантах досліджень більш рівна й істотні розходження, зафіксовані в 1988, 1989 і в 1990 році. У 1988 році діля-нки рослин зрошувані дренажно-скидними водами, мали меншу на 31,7 і 28,4 ц/га врожайність ніж у контролі і зрошувані водою рисового чеку, а в 1989 році - мали прибавку врожайності в порівнянні з контролем і зрошенням водою ри-сового чеку на 56,1 і 60,7 ц/га. У 1990 році маса соломи на ділянках другого ва-ріанту була на 26,5 і 20,4 ц/га вищою, ніж у контролі і при зрошенні дренажно-скидними водами. Сумарна маса соломи за роки досліджень складала 1216,9; 1231,3; 1255,4 ц/га відповідно номеру варіанта і не перевищувала НСР05. Продуктивна кущистість рослин коливалася, в основному, у межах 1,89-3,56 і лише в 1984 і 1985 роках при зріджених посівах була більш значною - 5,9-7,6 [245]. Середня висота рослин озимої пшениці у всі роки досліджень була най-нижчою у першому варіанті (за винятком 1989 г) і змінювалася в межах 74,7-100,8 см. Рослини ділянок зрошуваних водою рисового чеку у 1984-1986, 1991 роках, а зрошувані дренажно-скидними водами в 1984-1989, 1991 роках мали висоту істотно вищу за висоту рослин контролю (додаток К, табл. К.8.2). У до-сліді не спостерігалося впливу скидних вод рисових систем на зниження висоти рослин. Маса зерна з колоса на ділянках зрошуваних дренажно-скидними водами

259

у всі роки досліджень була вищою, ніж на ділянках контролю, а в 1983, 1984, 1988-1991 роках мала істотну прибавку на 5-ому рівні значимості. Маса зерна з колоса за роки досліджень мала значні розбіжності і за варіантами складала: 1 - 0.638-1,166; 2 - 0,645-1,022; 3 -0,752-1,331 р. При цьому, найбільша маса зерна з колоса у всі роки досліджень зафіксована на ділянках зрошуваних дренажно-скидними водами за винятком 1991 року. На цих ділянках спостерігається і найбільша маса 1000 зерен, де прибавка маси в порівнянні з контролем у 1983, 1984, 1988, 1990, 1991 роках перевищувала найменшу істотну різницю (табл. 6.13). Таким чином, зрошення озимої пшениці дренажно-скидними водами ри-сових зрошувальних систем позитивно позначається на підвищенні врожайнос-ті зерна за рахунок більш високої маси зерна з колоса й маси 1000 зерен. Вро-жайність соломи істотної прибавки на 5 %-му рівні значимості не має.

5.4.2. Пожнивна кукурудза

Вигляд сходів посівів за варіантами досліджень однаковий. Чергові фази розвитку наступали одночасно, але за зовнішнім виглядом, особливо в перші два роки, рослини істотно відрізнялися. Так, на ділянках зрошуваних дренажно-скидними водами й водами рисового чеку, усі нижні листки мали темно-зелене забарвлення до кінця вересня. Тоді, як зрошувані дніпровською водою рослини мали менш інтенсивне забарвлення, а нижні листки починали відмирати після викидання китиці (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Стан посівів пожнивної кукурудзи за варіантами досліду під час зби-

рання кормового буряку, 26 09.1983 р.

Врожайність зеленої маси пожнивної кукурудзи була достатньо високою протягом усього періоду досліджень і при зрошенні водою зрошувального ка-налу змінювалася в межах 513-689 ц/га (додаток К, рис. К.8.2).

260

Врожайність культури при зрошенні дренажно-скидними водами щоріч-но на 7-154 ц/га або 1,4-30 % була вищою, а в 1983, 1984, 1986, 1990 роках при-бавка перевищувала найменшу істотну різницю. Ділянки, зрошувані водою ри-сового чеку чіткої закономірності у врожайності культури не мали. У 1986, 1987, 1989-1991 роках зафіксовано найменшу врожайність у досліді, у 1988 - найбільшу, а в останні два роки - істотно меншу в порівнянні з контролем і зрошенням дренажно-скидними водами. Середньорічна врожайність зеленої маси за весь період за варіантами до-слідження така: 1 - 576; 2 - 590; 3 - 624 ц/га при НСР05 = 27 ц/га (додаток К, табл. К.8.3). Середньорічна прибавка врожайності зеленої маси при зрошенні дренажно-скидними водами склала 48 ц/га або 8,3 %, при зрошенні водою ри-сового чеки -14 ц/га або 2,4 %. Сумарна прибавка зеленої маси кукурудзи за період досліджень при зро-шенні дренажно-скидними водами склала 428 ц/га, що перевищує найменшу істотну різницю (НСР05 =245 ц/га), а при зрошенні водою рисового чеки - лише 125 ц/га. Висота рослин кукурудзи зрошуваних дренажно-скидною водою в 1983, 1984, 1985-1987, 1990, 1991 роках перевищувала висоту рослин зрошуваних дніпровською водою. У перший, шостий, восьмий роки це перевищення, було істотним і складало 10-24,7 см. Рослини, зрошувані водою рисового чеку поді-бної закономірності не мали, а їхня висота в 1989 році була істотно нижчою, ніж у контролі. Середня маса однієї рослини кукурудзи, зрошуваної дренажно-скидною водою в 1983, 1984, 1986-1990 роках була істотно вищою, ніж у контролі. Сере-дня маса рослини зрошуваної водою рисового чеку мала таку ж закономірність у 1984 і 1988 роках, а в 1987, 1990, 1991 роках - була істотно нижче ніж у конт-ролі. Середньорічна маса однієї рослини пожнивної кукурудзи у варіантах дос-ліду така: 1-0,533; 2-0,538; 3-0,572 кг (додаток К, табл. К.8.4). Установлено прямолінійний кореляційний зв'язок між висотою рослин і врожаєм зеленої маси кукурудзи (додаток К, рис. К.8.3). Коефіцієнт кореляції дорівнює 0,96±0,06. Рівняння регресії записується у виді:

у = 6,343 Х + 540,09. (5.1) Коефіцієнт регресії свідчить, що збільшення висоти пожнивної кукурудзи

на 1 см збільшує вагу зеленої маси на 6,34 ц/га. Судячи з коефіцієнта детермі-нації 96 %, змін врожаю зеленої маси обумовлено змінами висоти рослин. Установлено залежність висоти (додаток К, рис. К.8.4а) і маси (рис.

261

К.8.4б) рослин пожнивної кукурудзи від їхньої густоти. Таким чином, зелена маса пожнивної кукурудзи при зрошенні дренажно-

скидними водами має виражену більш високу врожайність у порівнянні з варіа-нтом зрошення водою зрошувального каналу і рисового чеку. Врожайність під-вищується за рахунок більшої висоти рослин і маси однієї рослини.

5.4.3. Ярий ячмінь із підсівом люцерни

У процесі проведення досліду було встановлено, що рослини на всіх ді-

лянках розвивалися однаково, фази розвитку наступали одночасно. Істотних відмінностей у розвитку культури в досліджуваних варіантах не відзначено.

Врожайність зерна ярого ячменя у всі роки досліджень була високою і рівномірною за варіантами. Так, найнижчий врожай отриманий у перший рік досліджень (25,9-27,6 ц/га), найвищий - у 1989 (45,4-48,3 ц/га). Істотні розхо-дження на 5 %-му рівні значимості, зафіксовані у 1988 році, коли врожайність на ділянках зрошуваних дренажно-скидною водою (45,5 ц/га) була істотно ви-щою, ніж в інших варіантах (1 - 40,7; 2 - 39,7 ц/га при НСР05=2,9 ц/га, додаток К, табл. К.8.5).

Сумарний врожай зерна за період дослідження у варіантах однаковий і склав: 1 - 347,9; 2 - 342,7; 3 - 350,6 ц/га. У цілому не виявлено істотних розхо-джень і у врожайності побічної продукції - соломи, де її середньорічні значення за варіантами склали: 1 91,3; 2 - 87,5; 3 - 93,9 ц/га. Таким чином, зрошення посі-вів ярого ячменю дренажно-скидними водами рисових систем і водами рисових чеків не впливає на зменшення або збільшення врожайності культури в порів-нянні з поливом прісною дніпровською водою.

Кількість продуктивних стебел на ділянках варіанту зрошення водою ри-сового чеку в семи з дев'ятьох років досліджень була нижчою, ніж у контролі, а в 1984, 1989, 1990 - істотно нижчою. Середнє значення кількості продуктивних стебел за роки досліджень у цьому варіанті також істотно нижче, ніж у контро-лі. На ділянках зрошуваних дренажно-скидною водою цей показник був ниж-чим, ніж у контролі у 1983, 1984, 1986-1988, 1991 роках.

Середня висота рослин за роками досліджень змінювалася від 68,0-68,8 см у перший рік досліджень до 77,6-87,9 - у 1988 році. Розходження між серед-ньою висотою рослин варіантів незначні й у більшості вегетаційних періодів складали 0-3,3 см і лише у 1989 і 1990 роках були більш значними - 6,3-10,3 см (додаток К, табл. К.8.5).

262

За масою зерна з колоса (0,555-0,718 г) у перші п'ять років досліджень іс-тотних розходжень між варіантами не виявлено і яких-небудь закономірностей не встановлено (додаток К, табл. К.8.5). Але в наступні роки щорічно відзначе-но істотне розходження. Так, маса зерна з колоса на ділянках зрошуваних дре-нажно-скидною водою у 1988 і 1991 роках істотно перевищувала відповідну характеристику рослин зрошуваних дніпровською водою, а в 1989 і 1990 - була істотно нижчою, ніж у контролі і при зрошенні водою рисового чеку. Середнє, за всі роки досліджень, значення маси зерна з колоса на ділянках зрошуваних водою рисового чеку істотно вище, ніж в інших варіантах і складає 0,657 г про-ти 0,603 - при зрошенні водою зрошувального каналу і 0,612 г - при зрошенні дренажно-скидною водою.

Середня маса 1000 зерен значна й в усіх варіантах за винятком деяких ро-ків досліджень (1986 - другий варіант, 1988 - третій варіант, 1991 р. - перший варіант) - перевищувала 40 г. Середня за роки досліджень маса 1000 зерен за варіантами відрізнялася незначно і склала: 1 - 41,4; 2 - 41,4; 3 - 41,5 г. Таким чином, вода рисового чеку і дренажно-скидна вода, використана для зрошення посівів ярого ячменю істотного впливу на зміну врожайності, як основної, так і побічної продукції не мала.

Середня висота рослин люцерни першого року користування відрізнялася не тільки між варіантами, але і між повтореннями одного укосу на 2-12 см. У досліді найбільш низькі рослини при зрошенні водою рисового чеку і за роки досліджень їхня висота складала 35,5-60,5 см, при зрошенні водою зрошуваль-ного каналу - 39,9-59,1 см і 41,8-71,1 см - при зрошенні дренажно-скидними во-дами.

Середньорічна врожайність зеленої маси люцерни за сумою двох укосів у варіантах досліджень змінювалася в значних межах: 1 - 178-294; 2 - 164-280; 3 - 171-322 ц/га. Найбільш високі врожаї зеленої маси люцерни у усіх варіантах зібрано у 1985 році, рік був дощовим і за температурою значно поступався се-редній багаторічній, а найнижчі - у 1988 (додаток К, табл. К.8.3). Слід зазначи-ти, що врожайність зеленої маси люцерни першого року життя у другому уко-сі, за винятком третього, шостого і сьомого років досліджень була вищою, ніж у першому, і за варіантами досліджень прибавка складала: 1 - 10-21 %; 2 - 11-41 ; 3 - 9-30 %.

Врожайність зеленої маси люцерни, на ділянках зрошуваних дренажно-скидною водою, була вищою ніж у контролі у всі роки досліджень, крім 1988. У 1983, 1984, 1986 роках прибавка врожаю перевищувала найменшу істотну різ-ницю, також, як і сумарна врожайність за всі роки досліджень і розрахована се-

263

редньорічна. При зрошенні водою рисового чеку у порівнянні з контролем істо-тне зниження врожайності зеленої маси люцерни першого року життя на 5 %-му рівні значимості відзначено у 1983, 1989, 1990 роках. Врожайність зеленої маси люцерни на ділянках цього варіанту істотно нижча, ніж при поливі дрена-жно-скидними водами була в 1983-1986, 1989, 1990 роках. Отже, вода, безпосе-редньо з рисового чеку, гнітить ріст люцерни.

Таким чином, зрошення люцерни першого року життя дренажно-скидними водами підвищує врожайність культури на 2-18 %, а зрошення водою рисового чеку - понижує на 0,7- 15,9 % порівняно зі зрошенням дніпровською водою.

5.4.4. Люцерна 2-го року користування

Істотних розходжень у розвитку рослин за варіантами не спостерігали. За вегетаційний сезон врожай зеленої маси збирали 5 разів. Укоси проводили у фазу бутонізації й початку цвітіння. Відростання люцерни після укосу наступа-ло на 2-3 день.

Середня висота рослин люцерни другого року користування змінювалася в межах 80,1-44,9 см і, як правило, найвищою була у першому укосі, най-меншою - у п'ятому, рідко перевищуючи 55 см.

Густота травостою складала 797-490 шт./м2. Закономірної тенденції у збі-льшенні або зменшенні густоти травостою за укосами у роки досліджень не відзначено.

Динаміка врожайності зеленої маси люцерни другого року користування (додаток К, рис. К.8.5) свідчить, що більш високою у всіх варіантах і у всі роки досліджень, крім 1985, була в першому укосі. Середньорічна врожайність зеле-ної маси за укосами й варіантами склала: у першому укосі - 268 ц/га (1 варіант), 240,7 (2 варіант), 270 (3 варіант); у другому укосі - 224,1, 205,4, 232,5; у третьо-му укосі - 199,2. 182,6, 198; у четвертому укосі - 203, 197,5, 227,8; у п'ятому укосі - 131,6, 115,8, 126,9 ц/га відповідно в першому, другому, третьому варіан-тах.

Таким чином, посіви люцерни другого року користування, зрошувані во-дою рисового чеку, мали меншу врожайність у кожному з п'ятьох укосів у порі-внянні з врожайністю варіантів зрошуваних дренажно-скидною й дніпровською водою. У першому, другому і четвертому укосі посіви зрошувані дренажно-скидною водою мали більш високу врожайність, ніж зрошувані дніпровською водою.

264

Врожайність зеленої маси по сумі п'яти укосів щорічно була вищою у ва-ріанті зрошення дренажно-скидними водами, найнижчою - при зрошенні водою рисового чеку (додаток К, табл. К.8.3). При цьому, сумарна врожайність зеле-ної маси люцерни другого варіанту на 5 %-ому рівні значимості була значно нижче, ніж на ділянках першого варіанта у всі роки досліджень, крім 1990. Іс-тотне збільшення врожайності зеленої маси люцерни у варіанті зрошення дре-нажно-скидною водою, у порівнянні зі зрошенням дніпровською водою, від-значене в 1985, 1988, 1990 роках і в сумі за всі роки досліджень (додаток К, табл. К.8.3). У 1989 році врожайність люцерни в третьому варіанті була істотно нижче ніж у контролі.

Установлено прямолінійний кореляційний зв'язок між висотою рослин і врожайністю зеленої маси люцерни другого року життя. Коефіцієнт кореляції дорівнює 0,967 ± 0,033 (додаток К, рис. К.8.6). Рівняння регресії записується у виді:

У = 5,25 Х - 120,6 (5.2) Коефіцієнт регресії свідчить, що збільшення висоти рослин люцерни,

зрошуваної дренажно-скидними водами, на 1 см підвищує врожайність зеленої маси на 5,25 ц/га. Коефіцієнт детермінації вказує на те, що більше 93 % змін ваги зеленої маси люцерни другого року життя обумовлено зміною висоти рос-лин і менше 7 % - іншими причинами.

Таким чином, врожайність зеленої маси люцерни зрошуваної водою ри-сового чеку у всі роки досліджень була на 13,6-0,85 % нижчою ніж у контролі. Сумарна врожайність у цьому варіанті склала 92,23 % до контролю. Врожай-ність зеленої маси люцерни другого року користування при зрошенні дренаж-но-скидними водами коливалася в значних межах і складала 94,78-115,37 % до контролю. Сумарна за роки досліджень прибавка врожайності зеленої маси, у порівнянні з контролем, склала 3.75 %.

5.4.5. Люцерна третього року користування

У сівозміну люцерна третього року життя ввійшла з 1985 р. Зимою тре-тього року досліджень відзначено випадання рослин люцерни на ділянках дру-гого й третього варіантів, що відбилося на їхній урожайності. Подібні явища відзначали й у наступні роки, але в переважаючій більшості на ділянках зрошу-ваних водою рисового чеку. За вегетацію збирали по п'ять укосів зеленої маси. Динаміка врожайності

265

люцерни третього року користування відрізняється від динаміки врожайності люцерни другого року користування значно меншою врожайністю в першому, четвертому і п'ятому укосах і приведена в додатку К, рис. К.8.7.

Середньорічна врожайність зеленої маси люцерни 3-го року користування склала: у першому укосі - 228,1 ц/га (1 варіант), 160,6 (2 варіант), 185 (3 варі-ант); у другому укосі - 261,9, 204, 237,6; у третьому укосі - 215,4. 205,9, 218,4; у четвертому укосі - 177,4, 155, 180,4; у п'ятому укосі - 87,3, 83, 98 ц/га відповід-но першому, другому, третьому варіанті. Найбільш висока врожайність люцер-ни 3-го року користування була в другому й третьому укосах, складаючи в се-редньому 55,1-52,6 % від суми п'яти укосів за варіантами. Більш того, врожай-ність зеленої маси люцерни третього року користування в третьому укосі була вищою, ніж на посівах другого року користування, у першому варіанті в серед-ньому на 8,1 %, другому - 12,7, третьому - на 20 %.

За сумою п'яти укосів середньорічна врожайність культури у досліді й контролі на одному рівні: 884 і 867 ц/га; при зрошенні водою рисового чеки значно нижча - 773 ц/га (додаток К, табл. К.8.3). У цілому, середньорічна вро-жайність люцерни третього року користування значно нижча, ніж на посівах другого року користування. Зниження врожайності зеленої маси за варіантами досліду склало: 1 - 139 ц/га або 15,6 %, 2 - 172 ц/га або 18,8 %, 3 - 194 ц/га або 18,3 %.

Слід зазначити, що врожайність люцерни третього року користування у варіанті зрошення водою рисового чеку у всі роки досліджень була нижчою, ніж у контролі, а в 1985, 1988-91 - істотно нижчою.

Посіви люцерни третього року користування зрошувані дренажно-скидною водою такої чіткої закономірності у врожайності не мали. Так, у 1985, 1988, 1990 роках врожайність зеленої маси люцерни цього варіанту була істот-но меншою, ніж у контролі, а в 1986, 1987, 1991 - істотно вищою.

Таким чином, врожайність зеленої маси люцерни третього року користу-вання при зрошенні дренажно-скидними водами на рівні контролю, а зрошува-ної водою рисового чеку - нижча, ніж у контролі й у досліді незалежно від року життя й укосу. Це пов'язано з більш високою концентрацією у воді рисового чеку токсикантів: залишків пестицидів і важких металів.


До серпня розвиток рослин на ділянках усіх варіантів не відрізнявся. Але із серпня рослини, зрошувані дренажно-скидними водами, мали більш інтенси-

266

вний зелений колір, на них не відмирало бадилля, як на рослинах, зрошуваних дніпровською водою, пізніше наступала фізіологічна зрілість.

Врожайність коренеплодів кормового буряка, зрошуваних дренажно-скидними водами складала 2164-1364 ц/га і щорічно була на 4,2-25,7 % вищою, ніж на ділянках, зрошуваних дніпровською водою, а при зрошенні водою рисо-вого чеки - складала 1812-1161 ц/га і була нижчою, ніж у контролі на 3,5-7,5 %, за винятком 1985 і 1989 років (додаток К, табл. К.8.3). Сумарна за роки дослі-джень врожайність за варіантами досліду склала: 1 - 13479 ц/га; 2 - 13039 або 96,7 %; 3 - 14285 ц/га або 105,98 % до контролю. Слід зазначити, що врожай-ність коренеплодів на ділянках зрошуваних дренажно-скидною водою у 1983-1988 і 1990 роках на 5-відсотковому рівні значимості була істотно вищою, ніж у контролі. Врожайність коренеплодів на ділянках зрошуваних водою рисового чеку у 1986, 1988, 1990 і 1991 роках була істотно нижчою, ніж у контролі (до-даток К, табл. К.8.3).

Врожайність побічної продукції - бадилля, за варіантами досліду склада-ла: 1 - 290-706 ц/га; 2 - 238-681; 3 - 358-664 ц/га. При цьому, істотні розходжен-ня у врожайності бадилля спостерігали між першим і третім варіантом щорічно, за винятком 1986 року. У 1983, 1984, 1987, 1988, 1991 роках врожайність ба-дилля в третьому варіанті була істотно вищою, а у 1985, 1989 - істотно нижчою, ніж у контролі.

Середня маса одного коренеплоду щорічно була більш високою на ділян-ках третього варіанту і за роками складала: 1 - 2,42 кг; 2 - 2,05; 3 - 2,24; 4 - 2,15; 5 - 2,34; 6 - 2,84; 7 - 2,03; 8 - 2,26; 8 - 2,10 кг проти 1,74, 1,81, 2,02, 2,05, 2,26, 2,31, 1,97, 1,96, 2,09 кг відповідно на ділянках, зрошуваних дніпровською во-дою (додаток К, табл. К.8.6).

З огляду на той факт, що під кормовий буряк щорічно вносили як органі-чні, так і мінеральні добрива виникла необхідність встановлення їхнього впли-ву на урожайність.

Встановлено тісну кореляційну залежність між врожайністю коренепло-дів кормового буряка й вмістом поживних речовин у ґрунті: гумусу, рухомих калію й фосфору, нітратного азоту (додаток К, рис. К.8.8). Найбільш істотна за-лежність, установлена між врожайністю коренеплодів і вмістом у ґрунті рухо-мого К2О, де коефіцієнт лінійної кореляції складає 0,973, а рівняння регресії за-писується у виді (додаток К, рис. К.8.8):

У = 0,005 х2 + 0,1677 х - 135, 09 (5.3) Не менш тісна залежність установлена між врожайністю коренеплодів

кормового буряка й умістом у ґрунті рухливого фосфору, із коефіцієнтом коре-

267

ляції 0,962. Рівняння має вид: У = 0,0193 х + 4,2053. (5.4)

Установлено пряму кореляційну залежність між умістом у ґрунті гумусу й врожайністю коренеплодів, із коефіцієнтом кореляції r = 0,899 і з лінійним рі-внянням регресії (додаток К. рис. К.8.8):

У = 0,0008 х + 1,0042 (5.5) Установлено множинну кореляційну залежність врожайності коренепло-

дів кормового буряка від умісту у ґрунті гумусу, рухомих фосфору, калію і ніт-ратного азоту, де коефіцієнт множинної кореляції складає (r = 0,917), а рівняння регресії записується у виді:

У = 395,88 + 0,41 Р2О5 + 8,73 К2О + 312 (гумус) + 8,94 NO3 (5.6) Таким чином, врожайність коренеплодів кормового буряка, зрошуваних

дренажно-скидними водами складала 2164-1364 ц/га і щорічно була на 4,2-25,7 % вищою, ніж на ділянках, зрошуваних дніпровською водою, а при зрошенні водою рисового чеку - складала 1812-1161 ц/га і була нижчою, ніж у контролі на 3,5-7,5 %. Сумарна за роки досліджень врожайність за варіантами досліду склала: 1 - 13479 ц/га; 2 - 13039 або 96,7 %; 3 - 14285 ц/га або 105,98 % до конт-ролю. Установлено тісну кореляційну залежність між врожайністю коренепло-дів кормового буряка й умістом поживних речовин у ґрунті.

5.4.7. Кукурудза на зерно

Істотних відмінностей у розвитку рослин у варіантах не відзначено, чер-гові фази розвитку наступали одночасно на всіх ділянках досліду, але фаза ви-кидання китиці починалася раніше на ділянках, зрошуваних дренажно-скидними водами. Рослини досягали значної висоти, але на 5 %-ому рівні зна-чимості істотних відхилень між варіантами не спостерігалося. Слід зазначити, що в перші два роки дозрівання качанів кукурудзи, зрошуваної дренажно-скидними водами, відбувалося пізніше ніж на ділянках першого й другого варі-антів. На початку вересня нижнє листя рослин першого і другого варіантів по-чинало відпадати, стебла засихали, тоді як рослини третього варіанта зберігали темно-зелений колір і продовжували вегетацію.

Гістограми розподілу висоти 100 рослин кукурудзи на зерно за варіанта-ми досліду приведені в додатку К, рис. К.8.9.

Збір врожаю проводили, починаючи з другої половини вересня, коли по-чатки в переважній більшості мали повну і частково молочну зрілість. У деякі

268

роки вологість зерна кукурудзи в перших двох варіантах при збиранні змінюва-лася в межах 24,8-30 %, а в пробах третього варіанта доходила до 35 %. Після збирання урожаю початки досушували.

Аналіз і математична обробка отриманих результатів дозволили встано-вити сильну прямолінійну залежність між вагою початків і виходом зерна з по-чатку на 95 %-вому рівні значимості з коефіцієнтом кореляції ( r = 0,94±0,06). Отримано таке рівняння регресії:

У = 0,728 Х + 20,3, (5.7) де У - вага початку, г; Х - вихід зерна з початку, г.

З додатку К, рис. К.8.9 і рівняння 5.7 очевидно, що підвищення маси по-чатку на 1 г підвищує вихід зерна на 0,728 г. Достовірна зона на 95 %-вому рі-вні значимості (У±2Sух) – 36,2 г.

Врожайність зерна кукурудзи в роки досліджень за варіантами змінюва-лася в таких межах: 1-80,7-104,6; 2-80,5-106,7; 3-81,9-103,9 ц/га (додаток К табл. К.8.1). Істотна різниця врожайності на 5 %-вому рівні значимості між ва-ріантами відзначена лише у 1985 році, коли на ділянках другого варіанту вона була істотно вищою, а на ділянках третього варіанта - істотно нижчою, ніж у контролі. Сумарна за роки досліджень врожайність зерна кукурудзи дуже рівна за варіантами і склала: 1 - 850,2 ц/га; 2 - 851,5; 3 - 850,1 ц/га. Середньорічна врожайність культури не мала розходжень за варіантами і була на рівні 94,5 ц/га.

Врожайність побічної продукції - стебел, у цілому також не мала істотних розходжень між варіантами. Але у 1988 і 1989 роках врожайність стебел на ді-лянках другого варіанта була істотно нижчою, ніж на ділянках контролю. Сере-дньорічна врожайність стебел кукурудзи на зерно склала 366,3 ц/га при зро-шенні водою рисового чеку і по 367 ц/га - у першому й третьому варіантах.

Структура врожайності кукурудзи на зерно приведена в додатку К, табл. К.8.7. Слід зазначити більш високу середню за роки досліджень масу зерна з качана 149,2 г (115,7-180 г), середню масу 1000 зерен 277,3 г (266,3-294,4 г) на ділянках рослин третього варіанта, але ці показники не перевищують НІР05.

Таким чином, зрошення посівів кукурудзи на зерно водою рисового чеку і дренажно-скидною водою у порівнянні зі зрошенням дніпровською водою істо-тно не впливало на зниження або збільшення врожайності.

269

5.5. Дослідження й порівняння якості основної й побічної продукції сільсь-когосподарських культур вирощених при зрошенні

дренажно-скидними водами та водою Дніпра

Основними чинниками, що впливають на хімічний склад і кормову цін-ність сільськогосподарських рослин є: природно-кліматичні умови, ґрунти, фази розвитку, технологія вирощування, засоби складання, висушування й збе-рігання, сортові відмінності й ін. Виходячи з цього, продукція рослинного по-ходження як за хімічним складом, так і за поживною цінністю дуже відрізня-ється.

5.5.1. Хімічний склад сільськогосподарської продукції

Аналіз результатів хімічного складу і харчової цінності зернових культур

за вмістом протеїну, жиру, вуглеводів, клітковини, води, сухих речовин свід-чить про незначні відхилення порівняно з відомими стандартними величинами вивчених показників (додаток К, табл. К.9.1). Але в зерні озимої пшениці, ярого ячменю, вирощеного при зрошенні дренажно-скидними водами, зменшується порівняно з контролем і стандартом уміст білків, жирів, вуглеводів, збільшу-ється вміст клітковини, сухих речовин. Уміст попелу значно перевищує станда-ртні показники у усіх варіантах і культурах: у зерні ярого ячменю більш ніж у чотири рази (10-12 % від сирої маси продукту) [328].

Одним із важливих показників харчової цінності кормових культур є вміст каротину - жовто-оранжевого пігменту провітаміну А, що в організмі шляхом окисного розщеплення перетворюється у вітамін А. Багато каротину в зеленій масі люцерни й кукурудзи.

Уміст мінеральних речовин макро- і мікроелементів у рослинах залежить від інтенсивності біологічного поглинання ними хімічних елементів із ґрунту. Результати досліджень свідчать про низький вміст у зерні озимої пшениці й ку-курудзи усіх варіантів макроелементів відповідно: кальцію до 0,6 і 0,87 при но-рмі 3-4 г/кг; фосфору до 1,84 і 0,7 при нормі до 2 г/кг (додаток К, табл. К.9.2). Зерно ярого ячменю, навпаки, добре забезпечене кальцієм (до 4,96 г/кг) і магні-єм (до 5,14 г/кг), а люцерна – кальцієм, магнієм, фосфором [440].

Вивчення елементного складу попелу продуктів зерно-кормової сівозміни має важливе гігієнічне значення, оскільки перевищення в них допустимих кон-центрацій умісту хімічних речовин може призвести до негативних наслідків, токсичної дії на організм теплокровних тварин і людини при харчуванні проду-

270

ктами врожаю таких рослин. Зерно пшениці, зрошуваної дренажно-скидними водами рисових систем,

містить більшу порівняно з контролем кількість заліза - у 10 разів, нікелю - у 6, титану - у 12, хрому - у 4, міді - у 4,5, свинцю - у 3,3, ванадію - 12,8 разів. З ін-шого боку, ряд елементів у досліджуваних зразках має більш низькі значення ніж у контролі: кремнію - у 5 разів, алюмінію - у 1,7, кальцію - у 1,5, марганцю - у 2 та цирконію, цинку, фосфору, барію (табл. 6.20). Деякі елементи не виявлені в продуктах контрольного варіанта, а в зразках 3 варіанту (кобальт - 0,0025 %, ніобій - 0,0003 %). Перерахунок вмісту елементів з вмісту у попелі на сиру масу продукту, свідчить, що, у зерні пшениці установлено збільшення вище гранич-но допустимих концентрацій для наступних елементів: свинцю - 0,36 мг/кг (ГДК=0,2), хрому - 0,9 (0,2), заліза - 922 (50), нікелю - 22,5 (0,5), цинку - 22,5 мг/кг [440]. Не виявлено різниці між вмістом магнію й молібдену, а також де-яких мікроелементів у жодному з варіантів - вольфрам, гафній, тантал, сурма, вісмут, кадмій, олово, германій та інші. У зерні ярого ячменю третього варіанту вміст хрому, свинцю складає по 0,72 мг/кг, цинку - 26,4 мг/кг, що перевищує ГДК і вміст у зерні ділянок конт-рольного варіанта. Вміст кремнію, алюмінію, кальцію, заліза, титану, цирконію в пробах врожаю 3 варіанту нижчий, ніж у пробах контрольних ділянок, зрошу-ваних дніпровською водою. За вмістом миш'яку, нікелю, кобальту, ванадію, ні-обію, міді, срібла, свинцю, галію й фосфору відмінностей між зразками різних варіантів не виявлено. Насторожує значне перевищення ГДК за вмістом свинцю в зразках зерна ячменю усіх варіантів. Зерно кукурудзи, зрошуваної дренажно-скидними водами, містить значно вищі порівняно з контролем концентрації кремнію - у 5 разів, натрію - у 3,1, ка-льцію - у 64, алюмінію - у 14,7, титану - у 18, ітрію - у 4,5, свинцю - у 1,8, літію - у 20 разів. Але лише вміст алюмінію (615 мг/кг сирої маси) і хрому (0,28 мг/кг) перевищує ГДК. Уміст нікелю, кобальту, хрому, цирконію, міді, цинку нижчий, ніж у зерні ділянок контролю. Найбільшу увагу привертає підвищений уміст свинцю, тому що він має виражену токсичну дію навіть при низьких кон-центраціях. У досліджуваних зразках сіна люцерни виявлено високий вміст кремнію - 5,05 %, алюмінію - 4,93, магнію - 5,04, кальцію - 5,36, фосфору - 3,13 % від уміст попелу. За вмістом інших мікроелементів зразки сіна люцерни несуттєво відрізняється від зразків інших культур (додаток К, табл. К.9.3). Таким чином, зрошення сільськогосподарських культур дренажно-скидними водами сприяє накопиченню в продуктах врожаю елементів із вира-

271

женими токсичними властивостями - свинцю, міді, хрому, молібдену, цинку. Нерідко воно перевищує ГДК, названих елементів і вирощена продукція може бути шкідливою для тварин і людини. У зв'язку з цим, зниження накопичення токсичних речовин у зерні й про-дуктах рослинництва, підвищення його якості при зрошенні дренажно-скидними водами рисових зрошувальних систем стало однією з головних задач у подальших дослідженнях. З 1989 року почали вивчати вплив різноманітних доз органічних і мінеральних добрив, меліорантів (вапна) на зміну хімічного складу й накопичення мікроелементів, головним чином, у зерні. Теоретично припускали, що внесення під оранку кальцієвих меліорантів, як і добрив буде сприяти зв'язуванню в ґрунті деяких мікроелементів у більш стійкі і менш рух-ливі з'єднання і менше накопичення їх у зерні.

Для рішення цієї задачі на одній повторності озимої пшениці і ярого яч-меню третього варіанту, були виділені площадки 1х1 м, на який вносили різно-манітні дози добрив: 1 - без добрив (контроль); 2 - 80 т/га гною, 3 - 4 т/га вапна; 4 - 90 кг/га амофосу; 5 - 40 т/га гною; 6 - 20 т/га гною + 2 т/га вапна. Вирощену на цих площадках продукцію зерна аналізували на хімічний склад.

Так внесення в ґрунти 90 кг/га діючої речовини амофосу сприяє знижен-ню в зерні ярого ячменю вмісту жиру, крохмалю, білків у порівнянні з контро-лем відповідно на 0,04, 3,47 і 0,36 %. Зерно з ділянок удобрених гноєм має більш високий уміст крохмалю, білку у порівнянні з контролем і іншими варіа-нтами (додаток К, табл. К.9.4).

Найбільший вміст загального азоту відзначено на ділянках удобрених амофосом нормою 90 кг/га і гноєм - 80 т/га. Вміст нітратного азоту в зерні яро-го ячменю, вирощеного на ділянках ґрунтів із внесенням як органічних, так і мінеральних добрив складає 85,3-88,5 мг/кг і значно перевищує концентрацію в зерні ділянок без внесення добрив (68,8 мг/кг при ГДК = 300 мг/кг).

Слід зазначити позитивну дію різноманітних норм добрив на зменшення вмісту у зерні ячменю попелу до 1,61-1,77 у порівнянні з 3,38 % у варіанті без внесення добрив. При внесенні в ґрунти вапна вміст попелу в зерні на рівні ко-нтролю. Внесення в ґрунти гною, вапна, амофосу сприяє більш високому нако-пиченню в зерні ярого ячменю вмісту кальцію, магнію, фосфору в порівнянні з варіантом без внесення добрив (додаток К, табл. К.9.5). Зерно озимої пшениці з ділянок, на яких було внесено 80 т/га гною мало більш високий, у порівнянні з іншими варіантами, вміст білку, загального азо-ту, сирого протеїну.

272

5.5.2. Оцінювання накопичення залишків пестицидів у продукції сільськогосподарських культур

Визначення [334, 441] і аналіз залишкових кількостей пестицидів і їхній

метаболітів у культурах, що вирощуються на дослідницьких ділянках дозволи-ли встановити деякі закономірності їхнього накопичення. Найчастіше рослини накопичують сатурн, пропанід і його метаболіт 3,4 ДХА. В основу гігієнічного нормування пестицидів у сільськогосподарських культурах закладена порівняльна характеристика залишкових кількостей цих речовин із затвердженими припустимими залишковими кількостями (ДОК). ДОК пропаніду в зерні рису 0,3 мг/кг, пшениці - 0,2 мг/кг. ДОК ГХЦГ у зерні зернових злаків - 0,2, для ДДТ і його метаболітів - 0,02 мг/кг. Залишкові кілько-сті сатурну, 2,4-Д-амінної солі в продуктах харчування не допускаються [6, 334], а для метаболіту пропаніду - 3,4 ДХА - не встановлені. У пробах зерна озимої пшениці 1 варіанта в першому році досліджень знайдено вміст пропаніду - 0,005 мг/кг. Зерно пшениці 2 варіанта, що зрошува-ли водою рисового чеку, накопичувало найвищі концентрації пропаніду і за ро-ками їхній вміст складав: 1 - 0,02; 2 - 0,05; 4 - 0,1 мг/кг. У зерні пшениці 3 варі-анта накопичення залишків пропаніду менше значне: 1 рік - 0,015; 2 рік - 0,01 мг/кг. На 4 році досліджень знайдено його сліди, а в 3 і 5 роки - залишків про-паніду в зерні пшениці усіх варіантів не визначено. Отже, накопичення пропаніду в зерні пшениці усіх варіантів не переви-щувало ДОК у всі роки досліджень (додаток К, табл. К.9.6). Аналіз кількісного вмісту пропаніду у ґрунтах (Х) і накопичення його в зерні озимої пшениці (У), вирощеної на цих ґрунтах, дозволили встановити прямолінійний кореляційний зв'язок (додаток К, рис. К.9.1А), де коефіцієнт кореляції рівний 0,86±0,14. Рів-няння регресії записується у вигляді:

У = 1,005 Х - 0,0012. (5.8) Коефіцієнт регресії свідчить, що збільшення вмісту пропаніду на 1 мг у 1

кг ґрунту сприяє збільшенню його вмісту в 1 кг зерна на 1,005 мг. Судячи з ко-ефіцієнта детермінації, приблизно 74 % змін накопичення пропаніду в зерні пшениці обумовлено змінами його вміст у ґрунтах. Слід зазначити, що вміст пропаніду в ґрунтах під посівами озимої пшениці не перевищувало 0,1 мг/кг, що значно нижче ГДК (1,5 мг/кг) [328, 330].

Залишкові кількості сатурну виявлені в зерні озимої пшениці другого і третього варіантів - у перші два роки досліджень. Найвищі накопичення пре-парату зафіксовані у врожаї другого року досліджень і за варіантами були: 1-0,080; 2-0,70; 3-0,15 мг/кг (додаток К, табл. К.9.6). Слід відзначити, що рік був

273

сухим і зрошувальна норма (2400 м3/га) більш висока, ніж в інші роки дослі-джень.

Проведеними дослідженнями встановлено, що до накопичення залишко-вих кількостей пестицидів із зернових культур найбільше схильна озима пше-ниця. Встановлено тісний прямолінійний зв'язок між вмістом сатурну у верх-ньому прошарку ґрунту й накопиченням його в зерні пшениці. Коефіцієнт ко-реляції рівний 0,96±0,04 (додаток К, рис. К.9.1Б). Рівняння регресії записується у виді:

У = 1,44 Х - 0,024. (5.9) Коефіцієнт регресії свідчить, що збільшення вмісту сатурну в 1 кг ґрунту

на 1 мг збільшує накопичення препарату в 1 кг зерна на 1,44 мг. У перший рік досліджень у зразках зерна озимої пшениці, ярого ячменю, кормового буряка усіх варіантів виявлено вміст ДДТ, при цьому найвищі концентрації були в пробах 1 варіанта. ДДТ не є рисовим препаратом і на посівах рису не застосо-вується, а його накопичення пояснюється широким і довгостроковим застосу-ванням, високою міграцією в ґрунтовому середовищі, вираженою відсутністю впливу зовнішнього середовища на його розкладання [441].

Уміст інших пестицидів, що застосовуються при рисосіянні - базаграну, 2М-4Х, ГХЦГ, метафосу, ордраму, цинебу, далапону в зернових і інших сільсь-когосподарських культурах за роки досліджень не виявлено.

Яровий ячмінь і кукурудза на зерно, зрошувані дренажно-скидними во-дами й водами рисових чеків, протягом усього періоду досліджень не накопи-чували зовсім, або містили значно менші залишкові кількості пропаніду, сатур-ну, 3,4-ДХА, ніж озима пшениця.

Кормовий буряк у різноманітні роки досліджень накопичував ДДТ, са-турн, 3,4-ДХА, при цьому, більш високі концентрації, зафіксовані в зразках проб, відібраних із ділянок 2 варіанта.

Солома ячменю, пшениці другого року досліджень накопичувала пропа-нід (0,02 мг/кг) і сатурн (0,05 мг/кг).

У сіні люцерни третього укосу зафіксовані найвищі концентрації сатурну - 1,5 мг/кг, що значно вище, ніж у попередніх і наступних укосах (додаток К, рис. К.9.2).

274

5.5.3. Оцінювання умісту біогенних речовин у продукції сільськогосподарських рослин

Аналіз умісту мінеральних речовин у продукції сільськогосподарських культур свідчить про те, що кормові культури з довгим періодом вегетації, ве-ликими поливними нормами (кормовий буряк, люцерна) більш інтенсивно на-копичують нітросполуки, ніж зернові (додаток К, табл. К.9.7). Так, кормовий буряк за роки досліджень накопичував від 456,2 до 970,4 мг/кг нітратів, при цьому більш високі концентрації, що перевищують ГДК (800 мг/кг), відзначено в роки, коли врожайність перевищувала 2000 ц/га. Між варіантами досліджень відмінності незначні, але найбільш високі концентрації азоту аміаку зафіксова-ні в коренеплодах, зрошуваних дренажно-скидними водами (602,5-970,4 мг/кг).

Уміст нітритів, найбільш токсичних із з'єднань азоту, у зразках усіх варі-антів сіна люцерни і кормового буряку перевищує ГДК (10 мг/кг). З огляду на той факт, що різниця між вмістом з'єднань азоту у варіантах досліджень незна-чна, можна зробити висновок, останні надходять у ґрунти й продукцію не тіль-ки з поливною водою, а і при внесенні мінеральних добрив, дози яких були рів-ними у варіантах [440].

Встановлена тісна позитивна кореляційна залежність (r=0,94) умісту азо-ту нітратів в кормових коренеплодах від їх умісту в ґрунті (додаток К, рис. К.9.3). Показано, що при умісті нітратів у ґрунті більше 80 мг/кг можливе їх на-копичення в коренеплодах, вищим за ГДК. Встановлена пряма кореляційна за-лежність (r=0,9) між урожаєм кормових коренеплодів і умістом в них азоту ніт-ратів (додаток К, рис. К.9.4). При врожайності коренеплодів вищій за 1800 ц/га накопичення азоту нітратів перевищувало ГДК.

Аналіз і математичне опрацювання отриманих результатів дозволили встановити тісний прямолінійний зв'язок між умістом мінеральних з'єднань азоту, фосфору в ґрунтах і накопиченням їх у сіні люцерни (додаток К, рис. К.9.5). Так, між умістом нітратів у ґрунтах і накопиченням їх у сіні люцерни прямолінійна залежність із коефіцієнтом кореляції (r = 0,94±0,06) виражена рі-внянням:

У = 0,73 Х - 4,65. (5.10) Коефіцієнт регресії свідчить, що підвищення вмісту нітратів у 1 кг ґрунту

на 1 мг збільшує накопичення їх у 1 кг сіна люцерни на 0,73 мг. Подібні залежності встановлені для азоту аміаку і фосфору (додаток К, рис.К.9.5). Між умістом нітратів і мінерального калію в ґрунтах і їхньому нако-пиченні в сіні люцерни залежності не встановлені.

275

5.6. ВИСНОВКИ 1. Дренажно-скидні води рисових систем Скадовського району придатні для зрошення культур зерно кормової сівозміни. Уміст шкідливих речовин (за-лишків пестицидів, біогенних речовин, важких металів) у цих водах не переви-щував ГДК.

2. За період досліджень (1983-1991) на ділянках усіх варіантів відзначено поліпшення агрохімічних властивостей ґрунтів у порівнянні зі станом до почат-ку проведення досліду. Викликано це дотриманням рекомендованої агротехніки і регулярним внесенням органічних і мінеральних добрив. Уміст гумусу зростав по всьому профілю ґрунту, а в орному шарі збільшення складало 0,45-0,95, а на деяких ділянках більше 1,0 %. У ґрунтах збільшився вміст обмінного кальцію, при одночасному зниженні обмінного магнію і натрію, при цьому у верхніх шарах ґрунти вийшли з розряду середньо й слабко осолонцьованих за магнієм. Дещо зросла буферність ґрунтів.

3. Дев'ятирічне зрошення темно-каштанового ґрунту дренажно-скидними водами рисових зрошувальних систем сприяло незначному накопиченню іонів у ґрунтовому профілі (в основному сульфати й натрій), хлоридно-сульфатному вторинному засоленню нижніх шарів (50-125 см) під культурою люцерни з три-річним циклом вирощування, накопиченню залишкових кількостей рисових ге-рбіцидів сатурну, пропаніду і його метаболіту 3,4-ДХА в кількостях, менших ГДК, у всьому 1,5-метровому профілі.

4. Використання дренажно-скидних вод для зрошення ґрунтів посилюва-ло процеси детоксикації ґрунтів, мікробіологічну активність, зменшувало вміст фітотоксичних форм. Підвищення загальної токсичності ґрунтів на ділянках другого й третього варіантів позначалося на зниженні врожайності зерна озимої пшениці, зеленої маси люцерни, масі коренеплодів кормового буряка.

5. Зрошення посівів озимої пшениці дренажно-скидними водами рисових зрошувальних систем підвищує врожайність зерна, у середньому на 8,4 ц/га за рахунок більш високої маси зерна з колоса й маси 1000 зерен, у порівнянні зі зрошенням дніпровською водою. Зрошення посівів водою рисового чеку істот-ного впливу на врожайність не робить. Врожайність соломи на ділянках друго-го й третього варіантів прибавки на 5 %-вому рівні значимості не має.

6. Зелена маса пожнивної кукурудзи при зрошенні дренажно-скидними водами має виражену більш високу врожайність (на 1,4-30 %) у порівнянні з варіантом зрошення водою зрошувального каналу і рисового чеку. Врожайність підвищується за рахунок більшої висоти рослин і маси однієї рослини.

7. Зрошення посівів ярого ячменю і кукурудзи на зерно дренажно-

276

скидними водами й водами рисових чеків істотно не впливало на зміну врожай-ності, як основної, так і побічної продукції цих культур порівняно зі зрошенням дніпровською водою. Зрошення люцерни першого року життя дренажно-скидними водами підвищує врожайність зеленої маси культури на 2-18 %, а зрошення водою рисового чеку - знижує на 0,7- 15,9 % порівняно зі зрошенням дніпровською водою. 8. Врожайність зеленої маси люцерни другого року користування, зрошу-ваної водою рисового чеку, у всі роки досліджень була на 13,6-0,85 % нижчою ніж у контролі й у середньому склала 92,23 % до контролю, а при зрошенні дренажно-скидними водами - коливалася в межах 94,78-115,37 % до контролю. Сумарна за роки досліджень прибавка врожайності зеленої маси в третьому ва-ріанті склала 3.75 %, у порівнянні з контролем. Установлено прямолінійну ко-реляційну залежність врожайності культури від висоти рослин.

9. Врожайність зеленої маси люцерни третього року користування при зрошенні дренажно-скидними водами на рівні контролю, а зрошуваної водою рисового чеку - істотно нижча, ніж у контролі й досліді в усі роки й укоси.

10. Врожайність коренеплодів кормового буряка, зрошуваної дренажно-скидними водами щорічно була на 4,2-25,7 % вищою, ніж на ділянках, зрошу-ваних дніпровською водою, а при зрошенні водою рисового чеку - нижчою, ніж у контролі на 3,5-7,5 %. Приріст врожайності викликаний збільшенням серед-ньої маси однієї рослини. Встановлено тісну кореляційну залежність між вро-жайністю коренеплодів кормового буряка й умістом поживних речовин у ґрун-ті.

11. За хімічним складом і харчовою цінністю продукція врожаю сільсько-господарських культур зрошуваних дренажно-скидними водами рисових зро-шувальних систем не має значного відхилення від відомих стандартних вели-чин, але підвищений вміст попелу й наявність у ньому вище ГДК мікроелемен-тів із вираженими токсичними діями (свинець, мідь, хром, молібден, цинк) ро-бить цю продукцію шкідливою для організмів тварин і людей. Накопичення залишкових кількостей сатурну у всіх, що вирощуються культурах сівозміни, пропаніду і його метаболиту 3,4-ДХА робить цю продукцію неприйнятною для використання. 12. Виявлені негативні характеристики не дозволяють рекомендувати дренажно-скидні води рисових зрошувальних систем для повторного викорис-тання в зрошуваному землеробстві. Необхідно розробити систему гідротехніч-них споруд для очищення вод і виключити застосування сатурну, зменшити ви-користання пропаніду в рисосіянні.

277

РОЗДІЛ 6 ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТРИВАЛОГО ЗРОШЕННЯ НА ЗМІНУ ТОВЩИНИ ГЕНЕТИЧНИХ ГОРИЗОНТІВ, ВМІСТУ Й ЗАПАСІВ

ГУМУСУ ІНГУЛЕЦЬКОЇ ЗРОШУВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ З МЕТОЮ УПРАВЛІННЯ ЇХ ЕКОЛОГІЧНОЮ БЕЗПЕКОЮ

Питання цього розділу найбільш детально вивчені на території Інгулець-кої зрошувальної системи і прийняті за основу викладення матеріалу. Але поді-бні процеси характерні для зрошувальних систем Північнокримського каналу, Каховської, Дунай-Дністровської ЗС і практично усіх зрошувальних ділянок півдня України і викладені в попередніх розділах 3-6.

6.1. Морфологія ґрунтового профілю

На Інгулецькій зрошувальній системі розвинені, головним чином, чорно-земи південні пилувато-глинисті, середньо- і важкосуглинкові, а також кашта-нові важко-, середньо- і легкосуглинкові ґрунти [55, 163, 172, 241, 263].

До початку зрошення товщина гумусових горизонтів чорноземів півден-них глинистих (ділянка 2, див. рис. 2.6) і важкосуглинкових (ділянки 1, 2, 3, 4, 5) становила 45-52 см, чорноземів південних средньосуглинкових - 57-64 см, чорноземів південних змитих - 30-45 см [55, 172]. Вміст гумусу коливався в межах 4,2-3,2 % з регресивно-акумулятивним типом розподілу речовини в про-філі. Цей тип розподілу гумусу в профілі характерний і для інших типів ґрунтів ІОС. Реакція середовища ґрунтового розчину була близька до нейтральної (рН сольове 6,4-6,8). Карбонати залягали на глибині 50-70 см мали прогресивно-грунтово-акумулятивний розподіл у профілі. Щільність ґрунту 1,34-1,58 г/см3. Найменша вагова вологоємність 29,1-22,7 %, капілярна вологоємність – 10,7-3,0 %. Ґрунти ділянки 1 на 2007 р. мають наступні горизонти (додаток Л, табл. Л.1.1):

НО (А орн,) 0-25 см – гумусовий горизонт, орний, темно-сірий, пухкий, пилувато-зернистий. Багато коріння рослин.

Н (А), 26-51 см – гумусовий, того ж кольору, пухкий, зернистий з дуже невеликою кількістю пилу. Рідкі світлі кротовини, не багаточисельні ходи до-щових хробаків, ущільнений, перехід поступовий.

Нрі (В1), 52-75 см – гумусовий перехідний, бурувато-сірий, донизу світ-лішає. Добре видно світлі й більш темні кротовини. Грубозернистий, ущільне-ний. Нижня границя сірого кольору яскрава.

Рk (ВК), 76-85 см – ілювіально-карбонатний, темно-палевий, важкосугли-нковй лес, зі слабкими затіканнями структурними окремостями, гумусований, з

278

темними ходами коріння і кротовинами, ущільнений, грудкуватий, перехід пос-туповий.

Pks (C), 86-200 см і глибше – лес карбонатний удруге засолений, легко-глинистий, пористий, велико-грудкуватий, щільний.

Темно-каштанові легкосуглинкові (ділянка 8, див. рис. 2.6), місцями сла-бо-вилужені ґрунти поширені на рівнинних і пологих схилах і неглибоких бал-ках придніпровської частини масиву. Загальна потужність гумусового горизон-ту становила 40-50 см, вміст гумусу коливався в межах 1,8 - 2,0 %. рН сольове 6,0-6,7, карбонати з'являлися на глибині 40-90 см. Морфологічний опис ґрунту наступний:

Ho (А орн.), 0-32 см – орний гумусово-акумулятивний горизонт, темно-каштановий, вологий, пилувато-грудкуватий, легкий суглинок, пухкий; багато залишків заораної стерні і коріння рослин. Перехід у наступний горизонт пос-туповий;

H (А), 33-42 см – гумусово-акумулятивний горизонт, темно-каштановий, зернистий, легкосуглинковий, ущільнений; багато коріння і червоточин. Пере-хід поступовий;

Hpi (В1), 43-68 см – гумусовий верхній перехідний ілювіальний горизонт, каштановий, горіхуватий, легкосуглинковий, ущільнений, у верхній частині за-тікання гумусу; багато червоточин, зустрічаються кротовини з коріннями рос-лин, перехід поступовий;

P hk (В2), 69-80 см – гумусовий нижній перехідний, палево-бурий, донизу грязно-палевий, видно добре гумусовані плями й язики, на глибині 55 см скипає від НСl, багато коріння, перехід поступовий.

Pkh (ВК), 81-128 см – ілювіально-карбонатний, палевий, горіхуватий, лег-кий суглинок, щільний, скипає; зустрічаються великі, але рідко розташовані зе-рна білозірки, коріння рослин. Перехід поступовий; до глибини 120 см зустрі-чається коріння;

Pk (С), 129-200 см – палевий, тонкопористий, легкосуглинковий лес, кар-бонатний, скипає (додаток Л, табл. Л.1.2).

Темно-каштанові середньосуглинкові, місцями слабко вилужені ґрунти (ділянки 9, 10, 11, див. рис. 2.6) поширені на рівнинній частині, пологих схилах і в неглибоких балках придніпровської частини масиву. Товщина гумусових го-ризонтів 35-50 см, вміст гумусу 1,5-2,5 %, карбонати на глибині 50-90 см, рН сольове 6,0-6,7, щільність ґрунту 1,43-1,63 г/см3. Найменша вагова вологоєм-ність 24,2-22,8 %, капілярна – 5,9-3,8 %.

Темно-каштанові важкосуглинкові ґрунти (ділянка 6) розповсюджені на

279

рівнинних ділянках плато й неглибоких балках. Загальна товщина гумусових горизонтів становила 35-42 см, вміст гумусу 2,0-3,4 %, карбонати з'являлися із глибини 47-86 см, рН сольове 6,4-7,0. Ґрунти мають наступні горизонти: He (А), 0-23 см – гумусово-акумулятивний горизонт, унизу слабо-елювіальний, темно-сірий з буруватим відтінком, пухкий, пилуватий, перехід поступовий;

Hpi (В1), 24-45 см – верхній перехідний ілювіальний сірувато-бурий, ущі-льнений, горіхоподібної структури; перехід поступовий.

Phi (В2), 46-67 см – нижній перехідний, бурувато-палевий, добре гумусо-вані плями й язики, призмо-подібно-грудкуватий, щільний, важкосуглинковий, багато корінь, перехід поступовий.

Phk (ВК), 68-100 см - лес, слабкі затікання гумусу ходами коріння, темно-палевий, пористий, багато пухкої білозірки, перехід поступовий.

P (С), 101-170 см і глибше – лес палевий, середньосуглинковий, порис-тий, щільний, із глибини 170 см з'являються кристали гіпсу.

Лучно-чорноземні важкосуглинкові (ділянки 1, 6, див. рис. 2.6) слабко-, середньо- і сильноосолоділі ґрунти на глейових лесах поширені на схилах до подів і днищах неглибоких подів. Гумусові горизонти мали потужність 48-60 см, вміст гумусу коливався в межах 2,0-3,5 %, рН сольове 6,1-6,5, карбонати на глибині 60-100 см. Щільність ґрунту 1,46-1,58 г/см3, найменша вагова вологоє-мність 28,4-21,0 %, капілярна вологоємність – 11,2-3,1 %. Ґрунтовий профіль описується в такий спосіб:

HEGl (А орн), 0-26 см – гумусово-акумулятивний, орний, темно-сірий у вологому стані, сірий у сухому, легкоглинистий, грудкувато-пилувато-пластинчастий, пухкий, пористий, оглеєний, пронизаний коріннями.

НeGl (АВ), 27-41 см – гумусовий, помітно елювійований, глейовий, тем-но-сірий, вологий, легкоглинистий, дрібно-грудкувато-зернистий, рясні приси-пки SiO2 на структурних окремостях, ущільнений, дрібнопористий, зустріча-ються залізисто-марганцеві бобовини, перехід ясний.

HIGl (В1), 42-69 см – гумусово-ілювіальний, глейовий, темно-сірий з ко-ричнювато-маслиновим відтінком, свіжий, глинистий, призмо-подібно-грудкуватий, щільний, тріщинуватий, злитий, зустрічаються залізисто-марганцеві бобовини, рідке коріння, перехід поступовий.

PhiGl (В2), 70-86 см – нижній перехідний, глейовий, зі слабкими затікан-нями, по ходах коріння гумусований, у верхній частині темнувато-сірий з мас-линово-зеленуватим відтінком, у нижній частині грязно-маслиновий, сухий, глинистий, призмоподібний-грудкуватий, щільний, злитий, у вологому стані грузлий і липкий, багато залізисто-марганцевих бобовин, у нижній частині рідкі

280

щільні конкреції карбонатів, перехід поступовий (додаток Л, табл. Л.1.3). PkGl (С), 87-200 см і глибше – лес, глейовий, зверху темнувато-

маслиновий, донизу маслиновий, глинистий до 100 см пухка білозірка, зустрі-чаються тверді конкреції карбонатів і дрібні залізисто-марганцеві бобовини. Ґрунти найбільш родючі, придатні для вирощування всіх сільськогосподарсь-кий культур, але вимагають внесення органічних, фосфорних і азотних мінера-льних добрив.

Болотно-лучні сильноосолоділі ґрунти (ділянка 1, див. рис. 2.6) розпо-всюджені на днищах глибоких подів. У ґрунтах до початку зрошення спостері-гався сильно виражений перерозподіл колоїдів у ґрунтовому профілі: елювіаль-ний і ілювіальний горизонти. Глибина гумусових горизонтів становила 22-40 см, карбонати були зміщено на глибину 88-100 см і глибше. Щільність ґрунту 1,14-1,57 г/см3, найменша вагова вологоємність 27,8-23,0 %, капілярна вологоє-мність – 9,6-1,5 %.

До початку зрошення в ґрунтах виділяли три акумулятивних сольових го-ризонти – на глибинах 3,0-4,0, 5,0-6,0 і 12-15 м. Ґрунтовий колоїдний комплекс був насичений кальцієм на 80-88 %, вміст магнію незначний. Ґрунти слабокис-лі, гідролітична кислотність становила 1,5-2,2 ммоль-екв/100 г ґрунту. Ґрунти подових знижень вилужені сильніше, гідролітична кислотність становила 3,0-3,3 ммоль.екв/100 г ґрунту.

У природному стані ґрунти системи розвивалися в умовах автоморфного не промивного водного режиму й мали нормальний тип будови ґрунтового профілю з виділенням гумусово-акумулятивного, перехідного, карбонатного горизонту і підстильної породи (додаток Л, табл. Л.1.2). Високі поливні норми, значна фільтрація води з каналів, важкий механічний склад ґрунтів і порід сприяли підняттю рівня ґрунтових вод з 9-13 м до 2,8-1,5 м через 10 років з по-чатку зрошення. А це призвело до зміни типу водного режиму з автоморфного не промивного на гідроморфний промивний, з переходом ґрунтів північно-східної частини масиву й на інших знижених ділянках з розряду південних чор-ноземів у лучно-чорноземні [264]. У той час чорноземи південні, що приляга-ють до долини річки Південний Буг на заході, північному-заході зрошуваного масиву й темно-каштанові на терасах Дніпра (південь зрошуваного масиву) до-тепер перебувають в автоморфних умовах [241. 290].

Тривале зрошення ґрунтів мінералізованою водою Інгульця призвело до значних змін їх морфологічних характеристик і гумусового стану всіх типів ґрунтів ІОС. Це відбилося насамперед на зсуві в глибину границь гумусового шару на 8-15 см, перехідного й більш глибоких шарів на 15-30 см, ущільненні

281

ґрунтів, зменшенні пористості. Так, після 50 років зрошення границі генетич-них горизонтів чорноземів південних (дослідна ділянка 1, див. рис. 2.6) були зміщені в глибину на 15-30 см (табл. 7.1). Границі переходів змінилися з посту-пових у не чіткі, розмиті й мають затікання. За товщиною гумусового горизон-ту чорноземи південні відносяться до середньо товстих.

Необхідно відзначити збільшення щільності всіх типів ґрунтів у перші 10-15 років зрошення, особливо верхнього 0-40 см шару. Потім наступала стабілі-зація щільності зрошуваних ґрунтів. Надалі відзначали незначні коливання щільності, як убік збільшення, так і зменшення пов'язані з господарською дія-льністю, вирощуваними культурами, глибиною обробки ґрунту, внесенням ме-ліорантів. Як приклад приведу динаміку зміни щільності ґрунту чорноземів пі-вденних ділянки 1 (додаток Л, рис. Л.1.1). Збільшення щільності зрошуваних ґрунтів викликало зменшення пористості на 0,9-3,2 % (додаток Л, рис. Л.1.2).

Більш значні зміни будови ґрунтового профілю і його морфологічних оз-нак відзначені на темно-каштанових ґрунтах радгоспу «Городній велетень» (додаток Л, табл. Л.1.2). Під впливом механізованого обробітку ґрунту, траво-пільних сівозмін, внесення мінеральних і органічних добрив, зрошення й три-валого сільськогосподарського використання товщина гумусового горизонту збільшилася з 25 см в 1930 р. до 52 см на незрошуваних ґрунтах і до 58 см - на зрошуваних в 2001 р. Але темно-каштанові ґрунти відносяться до малотовстих за глибиною гумусового горизонту. Горизонт гумусових затікань опустився вниз із 70 см в 1951 р. [35] до 76 см на незрошуваних ґрунтах на лесі й до 94 см на зрошуваних в 2001. Нижня границя карбонатно-ілювіального горизонту ґру-нтів зрушилася вниз на зрошуваних ґрунтах з 85 см в 1951 році до 183 см - в 2001 р.

6.2. Уміст і запаси гумусу

Інформаційний масив вмісту гумусу в ґрунтах Інгулецкої зрошувальної

системи складався з 50 розрізів для чорноземів південних (з них 21 – незрошу-вані), 45 – для темно-каштанових ґрунтів ( з них 22 – незрошувані), 28 – для лу-чно-чорноземних (7 - незрошувані), 14 – для темно-каштанових ґрунтів радгос-пу «Городній велетень» (6 - незрошувані).

Результати описової статистики вмісту гумусу перерахованих вище маси-вів наведені в табл. 5.25 і дають можливість вивчати вірогідність змін у часі, а також істотність нагромадження або зменшення гумусу в горизонтах профілю зрошуваних ґрунтів. Слід зазначити, що відмінності між мінімальним і макси-

282

мальним вмістом гумусу в чорноземах південних, лучно-чорноземних і темно-каштанових ґрунтах зрошувальної системи значні й для орного шару станов-лять більше 1,5 % зменшуючись із глибиною (додаток Л, табл. Л.1.4).

Середньоарифметичний розподіл гумусу в профілі дослідних ділянок зрошуваного масиву в 2007 р. для чорноземів південних наведено на рис. 7.3, а для лучно-чорноземних і темно-каштанових ґрунтів на рис. 7.4. Вміст гумусу в орному шарі зрошуваних чорноземів південних, лучно-чорноземних ґрунтів ни-зький [297] і змінюється в межах 2,39-3,83 %, із глибиною знижується до 0,72-1,22 % у шарі 80-100 см. Вміст гумусу в зрошуваних темно-каштанових ґрунтах дещо нижчий, ніж у чорноземах південних і лучно-чорноземних ґрунтах і в ор-ному шарі становить 2,28-3,0 %, так само знижуючись із глибиною (додаток Л, рис. Л.1.4).

Порівняння вмісту гумусу в зрошуваних 50 років і поруч розташованих незрошуваних ґрунтах свідчить про істотні зміни, які підтверджуються даними дисперсійного аналізу. Так, вміст гумусу в орному й підорному шарі зрошува-них чорноземів південних, лучно-чорноземних і темно-каштанових ґрунтів Ін-гулецької зрошувальної системи суттєво нижчий, ніж у незрошуваних на 5 %-вому рівні значимості між варіантами (додаток Л, табл. Л.1.4). У шарі 40-100 см спостерігається суттєво вищий вміст гумусу в зрошуваних чорноземах півден-них у порівнянні з незрошуваними, а в шарі 80-100 см – у темно-каштанових і лучно-каштанових ґрунтах. Це пояснюється тим, що при зрошенні мінералізо-ваною водою хлоридно-натрієвого складу в ґрунтах системи відбувається вилу-говування карбонатів кальцію й гіпсу з верхніх горизонтів і міграції частини гумусу, не закріпленого мінеральною частиною вниз по профілю, а також більш глибокою кореневою системою сільськогосподарських культур на зрошуваних ділянках у порівнянні з незрошуваними, яка й служить додатковим джерелом поповнення запасів гумусу.

Крім того, зрошення змінює природні умови (надходження більшої кіль-кості вологи, солей і речовин, більша глибина промочування ґрунту, частіші зміни окислювально-відновлювальних процесів, збільшення кількості мікроф-лори, зниження температури ґрунту й умов гуміфікації й ін.) змінює спрямо-ваність, глибину й час протікання процесів і режимів ґрунтоутворення, влас-тивості ґрунтів. За моїм переконанням, на зрошуваних чорноземах південних і темно-каштанових ґрунтах півдня України спостерігається процес формування глибокого й дуже глибокого гумусового горизонту (100— 150 см), який буде тривати не менше 300 років, Ніні його початкова стадія.

У цілому на Інгулецькій зрошувальній системі, середній вміст гумусу в

283

метровому шарі зрошуваних чорноземів південних суттєво вищий, ніж в умо-вах богари, а для лучно-чорноземних і темно-каштанових ґрунтів ця тенденція на 5-% рівні значимості математично не підтверджена (додаток Л, табл. Л.1.4).

При зрошенні темно-каштанових ґрунтів радгоспу «Городній велетень» цього масиву прісною дніпровською водою протягом 75- років отримані зовсім інші результати вмісту гумусу. У всіх 20 см горизонтах зрошуваних ґрунтів спостерігається більш високий вміст гумусу на 5-% рівні значимості в порів-нянні з незрошуваними (додаток Л, табл. Л.1.4). Це пояснюється з однієї сторо-ни більш високим рівнем агротехніки, а з іншого – значно кращою якістю зро-шувальної води (додаток Ж. табл. Ж.2.1, Ж.2.5).

Якщо розглянути динаміку зміни вмісту гумусу в ґрунтах за весь період зрошення, то можна також зробити деякі висновки. Так, в орному шарі чорно-земів південних радгоспу "40-років Жовтня", спостерігали постійне зниження вмісту гумусу при зрошенні з 3,28 % в 1957 році [55, 172] до 3,21 в 1962 [350], 2,95 в 1987, 2,94 в 1992 і до 2,92 % в 2007 р. У шарі 60-100 см відзначене пос-тійне нагромадження гумусу з 0,55 % в 1957 р. до 0,955 % в 2007, що є наслід-ком вилуговування кальцію й міграції по профілю ґрунту гумусових речовин, не закріплених мінеральною частиною й більш глибокої кореневої системи ро-слин при зрошенні [241].

Аналогічні результати зміни вмісту гумусу в часі отримані й при зрошен-ні чорноземів південних Миколаївської сільськогосподарської дослідницької станції (додаток Л, рис. Л.1.5). Крім того, дослідження Махова, проведені на цій ділянці в 1931 г [365], свідчать про зменшення вмісту гумусу у верхньому 0-30 см шарі на 0,5-0,8 % (додаток Л, рис. Л.1.5) протягом 26-літнього ( 1931-1957 рр.) їхнього сільськогосподарського використання без зрошення. У більш глибоких шарах Буданов Н.Ф. (1957) [55], Мусієнко А.В. (1967) [350], Лозові-цький П.С. (1982, 1998, 2007) [241, 264] відзначали нагромадження гумусу. Те-нденція зниження вмісту гумусу в орному шарі незрошуваних ґрунтів спостері-галася й пізніше з: 3,72 % в 1957 році до 3,17 % в 2007 р. Разом з тим відзначене його нагромадження в шарі 20-40 см і глибше на 0,02-0,22 %, що значно менше ніж у зрошуваних ґрунтах.

За даними [351], чорноземи, зрошувані мінералізованими водами, що міс-тять підвищені концентрації солей магнію й натрію, різко підвищують рухли-вість гумусу, а біохімічні процеси розкладання й трансформації органічної ре-човини приводять до формування гумусу, який відрізняється ознаками, власти-вими гумусу ґрунтів солонцевого типу ґрунтоутворення.

Динаміку зміни вмісту гумусу в умовах зрошення темно-каштанових ґру-

284

нтів на одному зі стаціонарів поблизу м. Херсон (підсобне господарство Інсти-туту землеробства південного регіону) наведено в додатку Л, рис. Л.1.6.

Інформаційний масив розрахованих запасів гумусу на 2007 г складався з 38 розрізів для чорноземів південних (з них 14 – незрошуваних), 30 – для тем-но-каштанових ґрунтів (з них 12 – незрошувані), 12 – для лучно-чорноземних (6 - незрошувані), 14 – для темно-каштанових ґрунтів радгоспу «Городній веле-тень» (6 - незрошувані). Параметри описової статистики, що характеризують кількісну і якісну мінливість запасів гумусу в різних типах ґрунтів Інгулецької зрошувальної системи, наведені в табл. 7.5. У цілому загальні запаси гумусу чорноземів південних в орному шарі 64-102 т/га, у метровому - 189,5-291,7 т/га й характеризуються як низькі - і середні. Запаси гумусу в метровому шарі луч-но-чорноземних ґрунтів системи середні й змінюються в межах 279-333 т/га, темно-каштанових ( низькі-середні) - 173-291,8 т/га й лучно-болотних незрошу-ваних (зрошуваних нема, середні) - близько 250 т/га. Профільний розподіл гу-мусу в метровій мінеральній товщі поступово убутній.

У цілому на Інгулецькій зрошувальній системі, середні запаси гумусу в метровому шарі й шарі 40-100 см зрошуваних чорноземів південних суттєво вищі, ніж в умовах богари. Для шару 0-40 см – навпаки, суттєво нижче, ніж в умовах богари (додаток Л, табл. Л.1.5).

В окремих 20 см шарах лучно-чорноземних і темно-каштанових ґрунтів різниця в запасах гумусу в зрошуваних і незрошуваних ґрунтах в 2007 р. істот-на, але в цілому для метрового шару ця тенденція на 5-% рівні значимості ма-тематично не підтверджена (табл. Л.1.6).

У всіх 20 см шарах темно-каштанових ґрунтів радгоспу «Городній веле-тень», які зрошуються прісними дніпровськими водами, запаси гумусу в зро-шуваних ґрунтах значно вищі, ніж незрошуваних (табл. 7.6).

Динаміку зміни запасів гумусу на окремих ділянках розповсюджених ти-пів ґрунтів Інгулецької зрошувальної системи, за весь період зрошення, наведе-но в табл. 7.7. Так, наприклад, запаси гумусу в метровому шарі чорноземів пів-денних радгоспу « 40- років Жовтня» постійно збільшувалися з 217 т/га в 1957 році до 266,9 т/га в 2007 г (табл. 7.7). Слід зазначити, що в часі запаси гумусу в шарі ґрунту 20-60 см не мали чітко вираженої тенденції, то зменшувалися, то збільшувалися. Шар ґрунту 60-100 см можна охарактеризувати, як зону акуму-ляції гумусових речовин, де їх запаси за 50 років зрошення виросли більш ніж в 2 рази з 31,2 до 63,2 т/га (додаток Л, табл. Л.1.7). Ця тенденція характерна для всіх господарств розташованих у зоні чор-ноземів південних.

285

6.3. Фракційно-груповий склад гумусу Груповий склад гумусу чорноземів південних радгоспу " 40- років Жовт-

ня", Миколаївської сільськогосподарської дослідницької станції, темно-каштанових ґрунтів підсобного господарства Інституту землеробства південно-го регіону наведений у додатку Л, табл. Л.1.8.

Вміст С органічного в орному шарі чорноземів південних змінюється в межах 2,81-3,02 % і знижується із глибиною, а в темно-каштановому ґрунті - 1,81% (додаток Л, табл. Л.1.8), що дещо нижче ніж в аналогічних цілинних ґру-нтах цього горизонту заповідника «Асканія-Нова» за даними Крупського Н.К., Полупана Н.І. [31]. Але в більш глибоких шарах на оброблюваних ділянках ґрунтів вміст С органічного перевищує аналогійні показники цілинних ґрунтів.

Вміст гумінових кислот в орному шарі чорноземів південних зрошуваних становить 36,8-37,9 % від загального змісту вуглецю. Вміст гумінових кислот у темно-каштанових ґрунтах орного й підорного шару Інгулецької зрошувальної системи 34,8-29,9 %, що дещо вище, ніж в аналогічних цілинних ґрунтах запо-відника «Асканія-Нова» [31].

Вміст фульвокислот у гумусі ґрунтів становить 10,7-17,2 % і збільшується із глибиною, що приблизно відповідає вмісту в цілинних ґрунтах заповідника.

Збагачення гумусу азотом (C:N) чорноземів південних - дуже низька - ни-зька, темно-каштанових ґрунтів - середня.

Ступінь гуміфікації органічної речовини чорноземів південних у шарі 0-30 см - висока, нижче - середня, темно-каштанових ґрунтів - висока.

За показниками наведеними в таблиці 7.8 гумус чорноземів південних у шарі 0-45 см відноситься до гуматного типу, а нижче - до фульватно-гуматного, темно-каштанових ґрунтів - фульватно-гуматного.

7.4. Джерела поповнення запасів гумусу у профілі ґрунту

Коріння рослин - джерело поповнення запасів гумусу. Розкопування ко-

реневої системи озимої пшениці у фазу виходу в трубку (20-30 квітня), свідчать про глибину проникнення первинних 4-6 зародкових коренів на 160-176 см і вторинних (16-20 вузлових) - 50-80 см, при наземній висоті рослин - 30-40 см. У фазу повної спілості зерна при висоті рослин 105-120 см зародкове коріння до-сягало глибини 250-320 см, вузлові ( до 50 шт.) - 50-100 см, а основна їхня маса розміщалася в шарі ґрунту 0-110 см при відгалуженні від вузла кущіння на 15-17 см у радіусі. Кущистість - 4-7 стебел на одну рослину. Ці дані свідчать, що

286

при достатній вологості коренева система пшениці сорту «Обрій» має дуже по-тужний розвиток. Середня врожайність зерна склала 54,8 ц/га, соломи - 108 ц/га, кореневих залишків зі стернею - 57 ц/га. В умовах богари ці показники бу-ли на третину нижчими. Маса тільки кореневих залишків у зрошуваному ґрунті склала 1218 кг/га (додаток Л, табл. Л.1.9) [300].

Коренева система кормового буряка сорту «Еккендорфський» у фазу зми-кання рядків (20-30 липня) при висоті рослин 33-45 см і довжині коренеплоду 9 см мала довжину стрижневого кореня 132-150 см. При цьому діаметр коренеп-лоду становив 5-7 см, товщина кореня біля коренеплоду - 1,1 см, на глибині 30 см - 2,2 мм, 100 см - 1,25 мм, на глибині 140 см - 0,5 мм. Товщина вторинного коріння 0,1-0,8 мм із відгалуженням у сторони на 15-35 см. Основна маса ко-ріння зосереджена у верхньому шарі ґрунту 0-50-70 см. Наприкінці вегетації (30 вересня) коренева система кормового буряка досягла глибини 260-280 см, а основна маса коріння розміщалася в шарі ґрунту 0-100 см. Урожайність коре-неплодів кормового буряка досягала 1100 ц/га, бадилля - 375 ц/га й висушених кореневих залишків у ґрунті - до 30 ц/га [300].

Коренева система люцерни синьої сорту «Херсонська -7» у перший рік життя на 60 день після висівання досягала глибини 40 см, на 90 день - 60-70 см, наприкінці вегетації першого року - 200-220 см, на другий рік до першого укосу - 300-310 см, наприкінці вегетації другого року - 400-450 см, після третього ро-ку вегетації - 550-600 см і більше. Динаміку нагромадження маси кореневої си-стеми люцерни в різні періоди життя і її розподіл по шарах ґрунтового профілю наведено в додатку Л, табл. Л.1.9.

Кукурудза сорту «Одеська-10» при зрошенні мала глибину кореневої сис-теми у фазу 3-4 листів до 38 см, до викидання мітелки - 110 см, у фазу молочно-воскової спілості - до 295 см. Глибина кореневої системи кукурудзи в умовах богари у фазу молочно-воскової спілості не перевищувала 180 см. Розрахунки маси кореневої системи зроблені з густоти стояння рослин 40 тис. шт. на 1 га. Але на зрошуваних землях практикується густота стояння рослин кукурудзи на зелений корм до 100 і навіть 120 тис. рослин на 1 га, що підвищує масу залише-ної в ґрунті кореневої системи до 8,0-8,5 т/га. Основна маса кореневої системи кукурудзи зосереджена в шарі ґрунту 0-40 см - 68 % (додаток Л,табл. Л.1.9).

Коренева система овочевих культур проникає в зрошуваний ґрунт менш глибоко. Так, картопля весняної посадки у фазу бутонізації має довжину коре-невої системи до 40 см, у період початку утворення столонів - до 100 см, на-прикінці вегетації - 160-170 см. Розгалуження кореневої системи в сторони від основи стебел при сходах становить до 20 см у радіусі, у фазу бутонізації — до

287

40 см, у фазу утворення столонів - до 50 см, наприкінці вегетації - 50-60 см. Об'єм ґрунту, у якому розміщається коренева система однієї рослини картоплі, досягає 0,95 м3. Маса сухої кореневої системи картоплі в період бутонізації становить до 230 кг/га, наприкінці цвітіння - 1120 кг/га ( розраховуючи на гус-тоту 60 тис. рослин на 1 га). При цьому до 52 % маси коренів розміщається в шарі ґрунту 0-40 см, близько 20 % у шарі - 40-70 см, близько 28 % у шарі ґрун-ту - 70-170 см [300].

Коренева система капусти ранньої має глибину кореневої системи у фазу утворення розети 0,1 м, у фазу початку утворення качанів - 0,2, у фазу посиле-ного росту качанів - 0,3, на початку товарної спілості качанів - 0,6 м. Максима-льний радіус розгалуження кореневої системи у верхньому 0-20 см шарі ґрунту у фазу спілості качанів - 0,35 см, але щільність кореневої системи в радіусі 25-35 см дуже низька - не більше 6-7 %. Маса коріння ранньої капусти разом з ка-чаном у фазу дозрівання качанів в однієї рослини при зрошенні становить 520 г, без зрошення - 115 г. У перерахуванні 1 га (27500 рослин) одержимо масу коре-невої системи капусти ранньої відповідно в 14,3 і 3,16 т/га.

Коренева система томатів у фазу утворення зав'язі мала довжину до 20 см, у фазу дозрівання плодів - 40 см, у фазу масового дозрівання плодів - 70 см, наприкінці плодоносіння - до 110 см. Радіус розгалуження кореневої системи відповідно становив 30, 40 і 50 см. Маса кореневої системи однієї рослини то-матів при поливі у фазу утворення зав'язі становила до 7,5 г, у фазу дозрівання плодів - 14,78, наприкінці плодоносіння - 25,3 г. Сумарна маса кореневих зали-шків томатів у ґрунті в перерахуванні на 1 га (40 тис. рослин) відповідно стано-вила 300, 591, 1012 кг/га.

Коренева система цибулі, вирощеної з насіння, розвинена погано й поши-рюється вглиб ґрунту не більше 30-45 см, у радіусі від основи рослини не біль-ше - 22 см, при масі кореневої системи в повітряно-сухому стані не більше 1,0 г на одну рослину наприкінці вегетації.

У цілому, кореневі залишки сільськогосподарських культур у профілі ґрунту становлять: озимої пшениці - 3,5-5,0 т/га, кукурудзи - 3,7-5,5-8,5, гороху - 3,0-3,5, ярових (овес, ячмінь) - 2,0-2,5, люцерни першого року життя - 5,28, другого й третього - до 18,7, кормового буряка - 3,2, картоплі - 1,2, томатів - 1,0 т/га, багаторічних бобових трав і травосуміші - 6-12 т/га повітряно-сухої маси. Ця маса коріння є значним джерелом поповнення запасів гумусу.

Використовуючи коефіцієнт гуміфікації для коріння 18 % [157, 571], у ґрунт разом з кореневими залишками щорічно повертається 630-900 кг/га гуму-су після озимої пшениці, 666-1530 - після кукурудзи, 540-630 - після гороху,

288

360-450 - після ячменя, 950 - після люцерни першого року життя. 3360 - після люцерни другого року життя, 576 - після кормового буряка, 216 - після картоп-лі, 180 - після томатів і 1080-2160 кг/га - після багаторічних бобових трав і тра-восуміші.

Хімічний склад рослинних залишків. Важливе значення має хімічний склад рослинних залишків (табл. 5.31). Вміст азоту в кореневих залишках бага-торічних бобових трав коливається в межах 2,25-2,60 %, фосфору — 0,34-0,80 %, у післяукісних залишках — відповідно 1,82-2,65 і 0,30-0,71%. Кількість азо-ту й фосфору в коріннях бобово-злакових травосумішей залежить від частки кожного компонента й становить 0,91-2,37 % азоту й 0,25-1,06% фосфору, у пі-сляукісних залишках — відповідно 1,60-2,18 і 0,17-0,54 %. Злакові трави міс-тять значно меншу кількість азоту в коріннях і післяукісних залишках.

За кількістю окремих хімічних елементів (кремнію, фосфору, сірки, ка-лію, кальцію, магнію, заліза, алюмінію, цинку, молібдену й інших) сполук по-піл рослин агроценозів може бути різним. Для культурних сільськогосподарсь-ких рослин, вирощених в умовах зрошувальної системи, він наведений у додат-ку Л, табл. Л.1.10.

Щорічно в шарі ґрунту 0-300 см у коріннях озимої пшениці виявляється, а потім у ґрунті залишається до 306 кг/га мінеральних речовин. З них від 31 до 87 кг/га калію, до 24,8 - кальцію, до 17,5 - магнію, до 15,5 - заліза, до 15,45 - крем-нію, до 10,92 - сірки, до 3,43 - хлору, до 1,87 - марганцю, до 1,5 - натрію, до 1,38 - алюмінію, до 0,47 - цинку, до 0,177 - барію, до 0,138 - міді, до 0,058 - титану, до 0,037 - телуру, до 0,018 - нікелю, до 0,017 - хрому, до 0,0097 - ванадію, до 0,0076 - кобальту, а також до 32,8 - азоту й до 9,5 кг/га - фосфору.

Після ярого ячменю кореневі залишки залишають у ґрунті до 226,5 кг/га мінеральних речовин, з них до 66,88 - калію, до 11,8 - кальцію, до 11,55 - маг-нію, до 11,49 - заліза, до 11,39 - алюмінію, до 11,23 - кремнію, до 7,25 - фосфо-ру, до 6,97 - сірки, до 1,88 - хлору, до 0,69 - натрію, до 0,321 - титану, до 0,25 кг/га цинку, а також до 18,5 кг/га азоту [300].

Після кукурудзи в ґрунті залишається до 214,2 кг/га мінеральних речовин, з них до 52,37 - калію, до 11,08 - кремнію, до 10,97 - алюмінію, до 10,92 - каль-цію, до 10,81 - магнію, до 10.75 - заліза, до 8,97 - фосфору, до 8,76 - сірки, до 2,31 - хлору, до 1,35 - натрію, до 0,23 - цинку, до 0,158 - телуру, до 0,130 - ба-рію, до 0,049 - міді, до 0,008 - марганцю, до 0,069 - нікелю, до 0,0068 - хрому, до 0,006 - цирконію, до 0,0032 - ванадію, до 0,003 - літію, до 0,0024 кг/га – сви-нцю (додаток Л, табл. Л.1.11).

Сума мінеральних речовин, які залишаються в ґрунті в кореневих залиш-

289

ках люцерни становить близько 937 кг/га, з них калію - до 195,8, кремнію - 53,3, кальцію - 50,4, магнію - 47,2, алюмінію - 46,1, фосфору - 29,3, сірки, хлору - 28,86, натрію - 9,0, заліза - 8,66, телуру - 1,855, титану, марганцю - 0,937, барію - 0,246, цинку - 0,200, нікелю - 0,187, цирконію - 0,117, міді - 0,105, хрому - 0,047, ванадію, літію - 0,012, свинцю - 0,009, молібдену - 0,0046, кобальту, ніо-бію, гафнію - 0,003, срібла - 0,0018, а також азоту - до 493 кг/га.

6.5. Склад мікроорганізмів у ґрунті

У цілому гуміфікація являє собою сприятливий ґрунтовий процес, який сприяє збільшенню ресурсів органічної речовини в ґрунті й запасів поживних речовин для рослин.

Вивчення чисельності мікроорганізмів свідчить, що в умовах зрошення спостерігається збільшення в порівнянні з незрошуваною ділянкою кількості аммоніфікуючих бактерій у всьому 0-100 см профілі ґрунту (додаток Л, табл. Л.1.12). Ці бактерії розкладають органічні азотисті речовини з виділенням аміа-ку, який використовується для живлення рослин і кругообігу аміаку в природі. Їхня чисельність у нижніх (40-100 см) горизонтах ґрунту виросла в 1,9-5,2 рази в порівнянні з богарними ділянками. Аналогічні результати отримані й на тем-но-каштанових ґрунтах радгоспу "Приозерний" Бєлозерського району Херсон-ської області. Відзначена також активізація розвитку фосфор-бактерій в умовах зрошення.

На зрошуваних ділянках в 2-1,5 рази більш високий у порівнянні з не-зрошуваними вміст азотобактерій, які засвоюють молекулярний азот повітря й збагачують ґрунт доступними для рослин його формами.

Кількість грибів, що бере участь у процесах кругообігу речовини в ґрун-тах, також більш високе на зрошуваних ділянках.

Як на богарних, так і на зрошуваних ділянках чорноземних ґрунтів виді-лені й токсиноутворюючі форми мікроорганізмів.

Середня за вегетаційний період токсичність богарних ґрунтів значно ви-ща, ніж зрошуваних (додаток Л, табл. Л.1.13).

При цьому, чим вища токсичність ґрунту, тем значніший її вплив на зни-ження загальної чисельності мікроорганізмів, гальмування процесів перетво-рення органічної речовини, утворення гумусу й у кінцевому результаті знижен-ня врожайності сільськогосподарських культур. Зрошення ґрунтів підсилювало процеси детоксикації ґрунту, підвищувало мікробіологічну активність, знижу-вало вміст фітотоксичних форм мікроорганізмів.

290


1. Після 50 років зрошення границі генетичних горизонтів ґрунтів зміщені в глибину на 15-30 см. Границі переходів не чіткі, розмиті й мають затікання. За товщиною гумусового горизонту всі ґрунти відносяться до середньотовстих.

2. У процесі тривалого зрошення ґрунтів відзначене збільшення щільності складання й зменшення їх пористості.

3. Вміст гумусу в орному й підорному шарі, зрошуваних мінералізовани-ми водами, що містять підвищені концентрації солей магнію й натрію, чорно-земів південних, лучно-чорноземних і темно-каштанових ґрунтів Інгулецької зрошувальної системи суттєво нижчий, ніж у незрошуваних на 5 %-вому рівні значимості. У шарі 40-100 см спостерігається суттєво вищий вміст гумусу в зрошуваних чорноземах південних у порівнянні з незрошуваними, а в шарі 80-100 см – у темно-каштанових і лучно-каштанових ґрунтах. У цілому на Інгуле-цькій зрошувальній системі, середній вміст гумусу в метровому шарі зрошува-них чорноземів південних суттєво вищий, ніж в умовах богари, а для метрового шару лучно-чорноземних і темно-каштанових ґрунтів ця тенденція на 5-% рівні значимості математично не підтверджена.

При зрошенні темно-каштанових ґрунтів радгоспу «Городній велетень» цього масиву прісною дніпровською водою протягом 75- років вміст гумусу у всіх 20 см горизонтах ґрунтів більш високий на 5-% рівні значимості в порів-нянні з незрошуваними. Це пояснюється з однієї сторони більш високим рівнем агротехніки, а з іншого – значно кращою якістю зрошувальної води.

4. У цілому на Інгулецькій зрошувальній системі, середні запаси гумусу в метровому шарі й шарі 40-100 см зрошуваних чорноземів південних суттєво вищі, ніж в умовах богари. Для шару 0-40 см – навпаки, суттєво нижчі, ніж в умовах богари.

В окремих 20 см шарах лучно-чорноземних і темно-каштанових ґрунтів різниця в запасах гумусу в зрошуваних і незрошуваних ґрунтах в 2007 р. істот-на, але в цілому для метрового шару ця тенденція на 5-% рівні значимості ма-тематично не підтверджена.

У всіх шарах темно-каштанових зрошуваних ґрунтів радгоспу «Городній велетень», запаси гумусу значно вищі, ніж у незрошуваних.

5. Вміст і запаси гумусу у верхньому орному горизонті низькі; у шарі 0-100 см - середні; профільний розподіл гумусу в метровій мінеральній товщі по-ступово убутній; збагачення гумусу азотом (C:N) чорноземів південних - дуже низька-низька; ступінь гуміфікації органічної речовини чорноземів південних у

291

шарі 0-30 см - висока, нижче - середня; тип гумусу чорноземів південних у шарі 0-45 см - гуматний, нижче - фульватно-гуматний, темно-каштанового ґрунту у всьому профілі - фульватно-гуматний.

6. Щорічна біологічна маса органічних залишків, яку залишають культу-ри агроценозів у профілі ґрунту зрошувальної системи така: озимої пшениці - 3,5-5,0 т/га, кукурудзи - 3,7-5,5-8,5, гороху - 3,0-3,5, ярових (овес, ячмінь) - 2,0-2,5, люцерни - до 18,0, кормового буряка - 3,2 картоплі - 1,2, томатів - 1,0 т/га, багаторічних бобових трав і травосуміші - 6-12 т/га повітряно-сухої маси. Ця маса є істотним джерелом поповнення запасів гумусу.

7. У ґрунт разом з кореневими залишками щорічно повертається 630-900 кг/га гумусу після озимої пшениці, 666-1530 - після кукурудзи, 540-630 - після гороху, 360-450 - після ячменя, 950 - після люцерни першого року життя, 3360 - після люцерни другого року життя, 576 - після кормового буряка, 216 - після картоплі. 180 - після томатів і 1080-2160 кг/га після багаторічних бобових трав і травосуміші.

8. Зрошення ґрунтів Інгулецької зрошувальної системи сприяло посилен-ню процесів детоксикації ґрунту, підвищенню мікробіологічної активності, знижує вміст фітотоксичних форм мікроорганізмів у порівнянні з незрошува-ними ґрунтами.

9. Крім того, зрошення змінює природні умови (надходження більшої кількості вологи, солей і речовин, більша глибина промочування ґрунту, час-тіші зміни окислювально-відновлювальних процесів, збільшення кількості мі-крофлори, зниження температури ґрунту й умов гуміфікації й ін.) змінює спрямованість, глибину й час протікання процесів і режимів ґрунтоутворення, властивості ґрунтів. За моїм переконанням, на зрошуваних чорноземах пів-денних і темно-каштанових ґрунтах півдня України спостерігається процес формування глибокого й дуже глибокого гумусового горизонту (100— 150 см), який буде тривати не менше 300 років, Ніні його початкова стадія.

292

РОЗДІЛ 7 ЗАХОДИ З УПРАВЛІННЯ ЕКОЛОГІЧНОЮ БЕЗПЕКОЮ

ЗРОШУВАНИХ ЗЕМЕЛЬ. РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

7.1. Закономірності формування хімічного складу природних вод півдня України

7.1.1. Формування бази даних джерел зрошення півдня України

До джерел зрошення України з прісними водами, які використовуються

для поливів сільськогосподарських культур, відноситься води басейнів річок Дніпро, Дунай, Дністер, Південний Буг, Орель, Ворскла, Псел, Хорол, Сула, Удай, Салгір, Біюк-Карасу, Альма, Кача, Бельбек, Чорна й ін. менш значних.

До джерел зрошення з мінералізованою водою відносяться води басейнів річок Сіверський Донець, Оскол, Айдар, Уди, Казенний Торець, Лугань, Інгу-лець, Самара, Вовча, Інгул, Кальміус, Кальчик, Міус, Кринка, Берда й ін. та придунайських озер Кагул, Катлабух, Китай, Кугурлуй, Сасик, Ялпуг.

Нагромадження значних гідрохімічних даних якості природних вод у джерелах зрошення протягом останніх 20 років, їхня сезонна строкатість прак-тично у всіх джерелах зрошення, вимагає глибокого аналізу й узагальнення. Але проаналізувати значні масиви компонентів хімічного складу різних типів природних вод без застосування методів математичної статистики й особливос-тей їхнього розподілу неможливо. Особливістю гідрохімічних даних є те, що визначені величини концент-рацій хімічних елементів являють собою кінцеві результати складних динаміч-них фізико-хімічних процесів характерних тільки для обмеженого простору і конкретного часу. Наприклад, у літню пору протягом доби в річковій воді спо-стерігається значна зміна елементів карбонатної системи. Статистична обробка гідрохімічних даних дозволяє виявити закономірно-сті розподілу вмісту компонентів хімічного складу, одержати теоретичні зале-жності, а в остаточному підсумку математично обґрунтовані параметри при за-даних початкових значеннях. Крім цього, статистичний аналіз гідрохімічних даних дозволяє порівню-вати емпіричні ряди розподілу компонентів у різних об'єктах для виявлення гі-дрохімічно важливих розходжень чи спільності порівнюваних величин. При цьому можна одержати кореляційні залежності між концентраціями різних компонентів, що варіюють, і теоретичні лини регресії, за якими можна визнача-ти значення одних компонентів за іншими. Одержання подібних даних дозволяє

293

робити висновки про закономірності формування хімічного складу природних вод на визначеній території з властивими їй місцевими умовами [243, 255, 276, 303, 304, 537 й ін.].

Дослідження якості зрошувальної води у водозаборах зрошувальних сис-тем півдня України проведені автором у польових і лабораторних умовах у пе-ріод із квітня по жовтень 1979-2001 років на річках Дніпро [272, 309], Дунай [276], Дністер, Південний Буг [277]. Інгулець [163, 255, 264], Інгул, Самара [229, 258], Білозірка (Бєлозерський лиман), Вовча [323], Молочна, Салгир, Бі-юк-Карасу [263], Сарата, Когильник [234] і придунайських озерах Сасик [234], Ялпуг [294], Катлабух [242], Китай [295], Кугурлуй [291], Кагул [307].

Хімічний склад води досліджений уніфікованими методами [460]. Прида-тність води для зрошення визначали методами її іригаційної оцінки [10, 57, 73, 108, 240, 408, 421, 470, 537], за співвідношенням вмісту у воді різних хімічних речовин (мг-екв/дм3).

Ціль досліджень – установити і математично обґрунтувати загальні зако-номірності хімічного складу і мінералізації природної води джерел зрошення півдня України, оцінити і порівняти результати іригаційної оцінки води, отри-мані різними методами при значному діапазоні мінералізації 200-4000 мг/дм3 і різному хімічному складі, а також визначити найбільш прийнятні методики оцінки якості води для умов України. Необхідно підкреслити, що в Україні в даний час, через відсутність достатньої кількості прісних вод для зрошення зе-мель використовуються мінералізовані до 4000 мг/дм3, якими зрошується до 380 тис. га [484, 485]. Встановлені в цій роботі закономірності послужать відправною крапкою й обґрунтуванням для розробки класифікації природних вод за необхідністю поліпшення складу перед поливом. Математична обробка результатів експериментальних досліджень хіміч-ного складу поливної води ґрунтується на систематизації, класифікації й аналізі отриманої інформації методами табличного і графічного зображення [207]. Ко-реляційний, регресійний і дисперсійний аналіз виконаний на ПЕОМ із застосу-ванням стандартного пакета програм “Costat”, “Excel”.

7.1.2. Використання дисперсійного аналізу для порівняння й узагальнення якісних характеристик води

Для виявлення закономірностей формування хімічного складу природної

води, установлення залежності між вмістом головних іонів і загальною мінера-

294

лізацією, між загальною мінералізацією і результатами іригаційної оцінки при-родної води виконаної різними методами, зіставлення результатів оцінки якості води між одними й іншими методами, а головне, для подальшої систематизації отриманих результатів - проведений дисперсійний аналіз складу води в приро-дних джерелах зрошення. Результати досліджень якості води в джерелах зро-шення частково опубліковані в роботах [263, 292, 294, 309]. Автор усвідомлює, що поділ вибірки на більш дрібні відрізки мінералізації з одним хімічним скла-дом (наприклад, гідрокарбонатним кальцієвим або хлоридним натрієвим чи су-льфатним натрієвим) сприяли б одержанню більш високих результатів кореля-ційного зв'язку. Але, з огляду на постійну зміну в часі мінералізації і хімічного складу води у водозаборі Інгулецької зрошувальної системи (390-2500 мг/дм3), що залежить від обсягів скидання високо мінералізованих шахтних вод Кривба-су і збагачувальних фабрик [292, 295], така розбивка не доцільна і не характе-ризувала б тих змін, що спостерігаються в гідрохімічному режимі річки. Подіб-ні зміни мінералізації і складу води характерні для річок Сіверський Донець, Самара, Вовча [285], Молочна, що викликано антропогенною діяльністю.

У розрахунок включені головні іони хімічного складу: CO32-, HCO3

-, Cl-, SO4

2-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ (мг/дм3 і мг-екв/дм3), величина водневого показника рН, загальна мінералізація (M), сума головних іонів (мг/дм3 і мг-екв/дм3) [10], результати іригаційної оцінки природної води методами Буданова [57], Можей-ко і Воротнік [345] Департаменту сільського господарства США [470, 523, 537], Сабольча і Дараб [57]. Інформаційний масив складався з 28 перемінних, котрі утворювали рівнобіжні вибіркові ряди [304]. Вибірка кожного ряду складалася з 293 значень. Розрахунки зроблені на ПЕОМ з використанням стандартних обчислювальних програм “Costat”, “Excel”. Варіанти більшості варіаційних рядів хімічного складу природної води (мінералізація, НСО3

-, Cl-, SO42-, Са2+, Mg2+, Na+, K+, Na+/Ca2+, Na+/Ca2++Mg2+,

Na++К+/Ca2++Mg2++Na++К+, Mg2+/Ca2++Mg2+, SAR) мають близький до нормаль-ного або логнормальний розподіл ймовірностей. Емпіричні криві розподілу ви-біркової сукупності мають як негативну (Cl-, Na+/Ca2++Mg2+, Na++К+/Ca2++Mg2++Na++К+, Mg2+/Ca2++Mg2+, SAR), так і позитивну (всі інші по-казники хімічного складу води) помірну асиметрію. Умови нормальності роз-поділу підтверджуються правилом трьох сигм, коли потроєне стандартне від-хилення середньо арифметичної завжди більше асиметрії (показник скошеності кривої вибіркового розподілу) і ексцесу (показник гостровершинності кривої вибіркового розподілу), а 99,73 % усіх варіант знаходяться в довірчому інтер-валі від -3d до + 3d [147].

295

З нормальним законом розподілу не зовсім погоджуються вибірки зна-чень рН і СО3

2-, де ексцес більший 3d. Ці вибірки близькі до логарифмічно нор-мального закону розподілу, коли на формування випадкових величин рН і СО3

2- впливають множинні незалежні фактори (температура повітря, розвиток синьо-зелених водоростей у літній період і ін.). Вибірка значень СО3

2- має нульову моду, тому що значення які перевищують 0 у природній воді фіксується при рН вищому 8,2 (додаток М, табл. М.1.1).

Варіанти вибірки загальної мінералізації води розподілилися в такий спо-сіб: 0-500 мг/дм3 - 33; 500-1000 мг/дм3 - 44, 1000-1500 мг/дм3 - 53; 1500-2000 мг/дм3 - 63; 2000-2500 мг/дм3 - 55; 2500-3000 мг/дм3 - 29; 3000-3500 мг/дм3 - 14; 3500-4000 мг/дм3 - 2 значення. Розглянутий емпіричний розподіл (додаток М, рис. М.1.1.) відрізняється несиметричністю, більш положистою правою сто-роною (менші значення) стосовно лівого, де частота повторень значень мінера-лізації води (у) описується поліноміальною кубічною функціональною залежні-стю (7.1):

у = 0,2845 х3 - 7,8337х2 +52,358х - 45,9183, (7.1) при r = 0,955, R2 = 0,954.

Аналогічним чином розподілені концентрації у воді НСО3-, Mg2+, К+. Так,

кількість значень НСО3- з концентрацією 0-70 мг/дм3 -1; 70-140 - 26; 140-210 -

164; 210-280 - 58; 280-350 - 30; 350-420 - 8; 420-490 мг/дм3 - 5 значень (додаток М, рис. М.1.2). За вмістом Na+ і Cl- вибірки розподілилися так: 0-100 мг/дм3 - 40 і 43 значень; 100-200 мг/дм3 - 47 і 28; 200-300 мг/дм3 - 54 і 20; 300-400 мг/дм3 - 56 і 17; 400-500 мг/дм3 - 44 і 64; 500-600 мг/дм3 - 25 і 56; 600-700 мг/дм3 - 14 і 39; 700-800 мг/дм3 - 8 і 21; 800-900 мг/дм3 - 4 і 1; 900-1000 мг/дм3 - 1 і 4 значен-ня відповідно. Крива щільності логнормального вибіркового розподілу Na+ опи-сується поліноміальною кубічною залежністю (7.3):

у = -0,0041х5+0,0036х4-0,3982х3 -7,4079х2 – 56,434х -47,182,857, (7.2)

при r = 0,936, R2 = 0,875; а Cl- - функціональною поліноміальною залежністю шостого ступеня (7.3), r = 0,961, R2 = 0,923 (рис. 8.3):

у = -0,0156х6 + 0,542х5 - 10,231х4 + 79,11х3 - 305,3х2 + 542,78х - 307,52, (7.3)

Варіаційний ряд вмісту Са2+ у воді, як і вище приведеної вибірки Cl-, ма-ють зрізаний негативний ексцесивний розподіл, коли в центрі не вершина, а за-падина і варіаційна крива стає двохвершинною. Кількість значень Са2+ з конце-нтрацією 0-35 мг/дм3 -2; 35-70 мг/дм3 - 126; 70-105 мг/дм3 - 77; 105-140 мг/дм3 - 32; 140-175 мг/дм3 - 16; 175-210 мг/дм3 - 25; 210-245 мг/дм3 - 14; 245-280

296

мг/дм3 - 2 значень (додаток М, рис. М.1.4). Такий розподіл підтверджує той факт, що у вибірку потрапили представники декількох сукупностей з різними середніми для гідрокарбонатного кальцієвого і сульфатно-хлоридного натрієво-го складу.

Статистичні параметри варіаційних рядів природних вод, що характери-зують хімічний склад, приведені в додатку М, табл. М.1.1. Результати описової статистики (середньо арифметичне значення, стан-дартна помилка середньо арифметичного значення, медіана, мода, стандартне відхилення, ексцес, асиметрія, дисперсія, мінімальне і максимальне значення вибіркової сукупності й ін. додаток М, табл. М.1.1) дають можливість вивчати окремі властивості інгредієнтів природної води ізольовано одні від інших, лише в межах одного показника. Тим часом, у поставлених дослідженнях важливо установити залежності між інгредієнтами хімічного складу: вмістом головних іонів і загальною мінералізацією, вмістом Na+ і іншими іонами, загальною мі-нералізацією і результатами іригаційної оцінки якості води, і взаємний зв'язок між результатами іригаційної оцінки виконаної за різними методиками. Одним з найбільш розповсюджених способів виміру ступеню і напрямку лінійних зв'я-зків між парними перемінними є коефіцієнт кореляції “r “ [147, 207]. Коефіцієнти кореляції між вмістом іонів НСО3

-, Cl-, SO42-, Са2+, Mg2+, Na+,

K+ і загальною мінералізацією (визначені за методикою [207]) і відповідно складають: r = 0,710, 0,902; 0,957; 0,850; 0,885, 0,972, 0,838; F = 194,3, 772,2, 2360, 582,7, 646,5, 4443,5, 813,7; R2 = 0,504, 0,813, 0,915, 0,723, 0,784,0,945, 0,703 - що відповідає сильному ступеню прямого криволінійного зв'язку для перших шести іонів. Залежності вмісту головних іонів від мінералізації води описується поліноміальними квадратичними рівняннями (7.4-7.9):

НСО3 = 0,00002M2 - 0,0264M + 180,54, (7.4) Cl = -0,00007M2 +0,475M -135,13 , (7.5) SO4 = 0,00005M2 + 0,2169M -30,125, (7.6) Са = 0,00001M2 + 0,0135M + 37,13, (7.7) Mg = -0,00001M2 + 0,0769M - 11,627, (7.8) Na = -0,000003M2 + 0,234M - 48,02, (7.9)

Між К+ і загальною мінералізацією встановлено тісний прямий прямолі-нійний зв'язок (додаток М, рис. М.1.5) з рівнянням (7.10):

К = 0,0045M + 2,519. (7.10) Коефіцієнти детермінації найбільш високі для загальної мінералізації і вмісту катіонів Na+ і складають 0,945, тобто зміна одного показника обумовле-на зміною іншого в 94,5 % випадків і лише в 5,5 % - іншими причинами. Взаєм-

297

ний вплив вмісту інших іонів на загальну мінералізацію складає: НСО3- - 50,4 %

Cl- - 81,3 %; SO42- - 91,5; Ca2+ - 72.3; Mg2+ - 78,4; K+ - 70,3 %.

Не встановлено і математично не доведено зв'язок між загальною мінера-лізацією і вмістом карбонат-іонів. Установлені коефіцієнти регресії (0,0528 - НСО3

-, 0,2223 - Сl-, 0,3974 -SO4

2-, 0,059 - Ca2+, 0,0363 - Mg2+, 0,2248 - Na+, 0,0048 - K+, 0,003 - CO32-) свід-

чать, що при збільшенні загальної мінералізації води на 100 мг/дм3 головні іо-ни, у середньому зростуть на 5,28 мг/дм3 , 22,23, 39,74, 5,90, 3,63, 22,48, 0,48, 0,3 мг/дм3 відповідно. Таким чином, математично встановлена закономірність: чим вища мінералізація води в природних джерелах зрошення півдня України, тим значніша в їхньому складі концентрація, у першу чергу, SO4

2-, потім Na+ і Cl-. Їхня частка в збільшенні мінералізації - більш 80 % від суми всіх головних іонів (мг/дм3). Варто підкреслити, що державний стандарт на поливну воду [140] уста-новлює граничне значення Сl- з концентрацією 525 мг/дм3, що відповідає мі-нералізації 2000 мг/дм3. Установлені рівняння регресії між загальною мінералізацією і вмістом головних іонів (7.4-7.10), дозволили розрахувати найбільш характерний хіміч-ний склад води в джерелах зрошення при різних значеннях мінералізації (дода-ток М, табл. М.1.2). У цілому спостерігається закономірність характерна для всіх поверхневих водойм півдня України: зі збільшенням концентрації всіх іо-нів (виключенням є вміст НСО3

- при мінералізації 400-600 мг/дм3) значно зрос-тає загальна мінералізація. Якщо абсолютні показники концентрації головних іонів (мг/дм3) зростають, то хімічний склад води (вміст іонів у %-екв) при цьо-му змінюється істотно. Процентний уміст SO4

2- і Na+ у воді росте з підвищен-ням мінералізації. Темпи росту зменшуються зі збільшенням мінералізації, осо-бливо при досягненні значень 1000 мг/дм3. Процентний уміст Cl- і Mg+ зростає до мінералізації 1500 і 1000 мг/дм3 відповідно. Після досягнення цих значень - їх відсотковий вміст зменшується. Уміст НСО3

- і Са2+, навпаки, знижується з 82,6 і 77,9 %-екв при мінералізації 200 мг/дм3 до мінімальних значень 10,1 і 16,4 %-екв при мінералізації 3000 і 2000 мг/дм3 відповідно (додаток М, табл. М.1.2).

З цього випливає, що вода джерел зрошення півдня України при визначе-ній мінералізації має найбільш характерний хімічний склад: 200-300 мг/дм3 - гідрокарбонатний кальцієвий; при мінералізації 400 - гідрокарбонатний кальцієво-натрієво-магнієвий; 500 - гідрокарбонатно-хлоридно-сульфатний на-трієво-кальцієво-магнієвий; 600 - хлоридно-гідрокарбонатно-сульфатний натрі-єво-магнієво-кальцієвий; 700 - хлоридно-сульфатно-гідрокарбонатний натрієво-

298

магнієвий; 800-900 - хлоридно-сульфатний натрієво-магнієвий; 1000 - хлорид-но-сульфатний натрієвий; 1500 - хлоридний натрієвий; 2000-2500 - хлоридно-сульфатний натрієвий; 3000-4000 мг/дм3 - сульфатно-хлоридний натрієвий (додаток М, табл. М.1.2) [10, 11].

У підтвердження існування закономірностей формування хімічного скла-ду води джерел зрошення півдня України свідчить установлений сильний прямий кореляційний зв'язок між умістом катіонів натрію і умістом інших іо-нів: Cl-, SO4

2-, Са2+, Mg2+, К+. Кореляційні зв'язки описуються в більшості випа-дків (крім К+) криволінійною поліноміальною квадратичною залежністю (дода-ток М, рис. М.1.6).

Рівняння регресії (7.11-7.15) мають високі показники точності r = 0,93; 0,89; 0,72 0,83, 0,85, R2 = 0,866, 0,792, 0,522, 0,69, 0,72, F = 1107,2, 956,6, 270,1, 380,5, 676,4 відповідно вмісту іонів:

Сl = -0,0011Na2 + 1,8085Na - 26,476, (7.11) SO4 = 0,0006Na2 + 1,1803Na + 24,818, (7.12) Ca = 0,0001Na2 + 0,1146Na + 43,74, (7.13) Mg = -0,0002Na2 + 0,3037Na + 8,2358, (7.14) K = 0,0202Na +3,362, (7.15)

Зміна вмісту іонів Na+ у природній воді викликає в 86,6 % випадків зміну вмісту хлору, у 79,2 % - сульфатів, у 52,2 % - кальцію, у 69,0 % - магнію, у 72 % випадків - вмісту калію.

Між вмістом натрію і загальною мінералізацією також установлено силь-ний прямолінійний зв'язок (r = 0,972, F = 4443,5, R2 = 0,9441) з рівнянням (7.16):

M = 4,2021Na + 262,07, (7.16) а між вмістом Na+ і НСО3

- - середній криволінійний поліноміальний зв'язок (r = 0,613, F = 120,95, R2 = 0,376), що описуються квадратичним рівнянням регресії (7.17, додаток М, рис. М.1.6):

НСО3 = 0,0003Na2 - 0,0389Na + 178,01. (7.17) Розрахунок хімічного складу природної води в залежності від вмісту іонів

натрію за рівняннями регресії 7.11-7.17 (табл. М.1.3) свідчить про збіжність ре-зультатів з аналогічними розрахунками за рівняннями регресії 7.4-7.10 у залеж-ності від загальної мінералізації (додаток М, табл. М.1.2).

Найбільша точність у збіжності розрахунків спостерігається при мінера-лізації води 1000-2000 мг/дм3. Розходження в значеннях іонів розрахованих при іншій мінералізації (менше 1000 мг/дм3 і більше 2000 мг/дм3) не перевищують 12 %.

299

Установлені, за результатами дисперсійного аналізу, рівняння регресії 7.4-7.10 пропонуються для експресного визначення вмісту іонів у природних водах розрахунковим методом у залежності від мінералізації води. Рівняння 7.11-7.17 також можна використовувати для визначення хімічного складу води від вмісту катіонів натрію (Na) у мг/дм3 . Аналіз якості природної води за вмістом карбонат-іонів показав, що їхня наявність істотно впливає на збільшення величини водневого показника рН. Дисперсійний аналіз підтвердив цю тенденцію зв'язку на досить високому рівні з коефіцієнтом кореляції (r = 0,973, R2 = 0,946). Пряма поліноміальна кореля-ційна залежність описується кубічним рівнянням 7.18 (додаток М, рис. М.1.7):

рН = 8,07 +0,0965 СО3 - (0,0058 СО3)2 + (0,0002 СО3)3 , (7.18) Уміст карбонатів у природних водах фіксується при рН більшому 8,2 і

зростає з їхнім збільшенням. Якщо судити за коефіцієнтами детермінації, то в 94,6 % випадків збільшення рН зв'язане з наявністю у воді карбонат-іонів. У 5,4 % випадків - викликано іншими причинами (підвищення температури, роз-виток синьо-зелених водоростей, зниження іонів кисню й ін.).

7.1.3. Обґрунтування найбільш прийнятних для умов України

методик іригаційної оцінки поливної води у порівнянні з існуючим державним стандартом

Наявність і одночасне використання в практиці зрошуваного землероб-ства декількох методів іригаційної оцінки якості води досить часто не тільки не знімає проблеми, а і збільшує її, так, як отримані результати непорівнянні. Про-ведення дисперсійного аналізу, виявлення кореляційних зв'язків між мінералі-зацією і результатами іригаційної оцінки; між результатами різних методик іригаційної оцінки дозволяють підтвердити ідентичність чи істотні розходжен-ня між існуючими методиками оцінки якості води. У результаті отримані прямі тісні кореляційні зв'язки між загальною мі-нералізацією природної води і результатами її іригаційної оцінки за методика-ми Буданова [57], Департаменту сільського господарства США [470], Держав-ного стандарту України [139] (додаток М, рис. М.1.8). Так, між загальною міне-ралізацією води і співвідношенням Na+/Ca2+, M/Ca2++Mg2+, Na+/Ca2++Mg2+ (за Будановим), а також величиною SAR установлені криволінійні тісні зв'язки (r = 0,719, 0,775, 0,754, 0,91; F = 45,31, 107,43, 116,51, 652,21; R2 = 0,5173, 0, 6007, 0,5688, 0,8286), а рівняння регресії (19-22) записуються у вигляді:

300

Na+/Ca2+ = 7Е-10М3 - 5Е-06М2 + 0,0103М - 3,0338, (7.19) M/Ca2++Mg2+ = 5Е-10М3 - 3Е-06М2 + 0,0066М + 0,609, (7.20) Na+/Ca2++Mg2+ = 2Е-10М3 - 2Е-06М2 + 0,0032М -0,690, (7.21) SAR = 1Е-09М3 - 7Е-06М2 +0,0171М - 4,438, (7.22)

Коефіцієнти детермінації рівнянь регресії (7.19-7.22) свідчать, що зміна значень іригаційних коефіцієнтів у природній воді залежить від загальної мі-нералізації в 51,73, 60,07, 56,88, 82,86 % випадків відповідно. У 48,27, 39,93, 43,12, 17,14 % випадків зміни пояснюються іншими причинами, у тому числі і помилкою хімічного аналізу води. При цьому, значення величини SAR зроста-ють з ростом мінералізації води. При мінералізації води вищій 1500 мг/дм3 зна-чення коефіцієнта SAR більше 8, і вода викликає осолонцювання ґрунтів сере-днього і важкого гранулометричного складу.

Значення відношення Na+/Ca2+ також зростають при рості мінералізації води з 200 до 2000 мг/дм3, потім незначно знижуються до мінералізації 3400 мг/дм3, після чого зростають знову. Відношення вмісту Na+/Ca2+ у воді, яке пе-ревищує допустиму величину (1,0 і менше), спостерігається при мінералізації води нищій 500 мг/дм3. За іншим іригаційним показником методики Буданова [57] - натрієвого осолонцювання ґрунтів (Na+/Ca2++Mg2+), значення, які пере-вищують допустимі (0,7), фіксуються у воді при мінералізації 647 мг/дм3 (до-даток М, табл. М.1.4). Отже, результати дисперсійного аналізу свідчать, що во-да яка викликає натрієве осолонцювання ґрунтів середнього і важкого механіч-ного складу, за методикою Буданова [57], має мінералізацію вищу 500 і 647 мг/дм3, а за методикою Департаменту сільського господарства США [470] – 1500 мг/дм3. Вода, що викликає засолення ґрунтів важкого механічного складу (за методикою Базилевич і Панкової [35]), має мінералізацію більшу 935 мг/дм3.

Зважаючи на те, що в більшості методик іригаційної оцінки якості приро-дної води одна з найголовніших перемінних - уміст натрію, розглянуто можли-вість установлення зв'язку між вмістом іонів натрію і результатами іригаційної оцінки за різними методами. У результаті встановлений прямий криволінійний кореляційний зв'язок між вмістом іонів натрію (мг/дм3) і результатами оцінки якості природної води за Будановим [57], Департаменту сільського господарст-ва США [470], де рівняння регресії мають наступні показники точності (r = 0,971, 0,758, 0,829, 0,823; R2 = 0,9432, 0,5765, 0,6875, 0,6786; F= 2456,2, 98,74, 255,4, 236,77 відповідно) і записуються (7.24 -7.27, додаток М, рис. М.1.9):

SAR = 4Е-08Na3 - 6Е-05Na2 + 0,0409Na + 0,138, (7.24) Na/Ca = 3,48Е-08Na3 - 5Е-05Na2 + 0,0247Na - 0,2446, (7.25) Na/Ca+Mg = 1,58Е-08Na3 - 2Е-05Na2 + 0,0082Na + 0,1047, (7.26)

301

M/Ca+Mg = 2,47Е-08Na3 - 4Е-05Na2 + 0,0167Na + 2,235, (7.27) Використовуючи отримані рівняння (7.24-7.27) визначені критичні зна-

чення Na+, здатні викликати осолонцювання ґрунтів. За методикою Департаме-нту сільського господарства США критичний для ґрунтів уміст Na+ у воді - по-над 295 мг/дм3, а за методикою Буданова – 56 і 90 мг/дм3 [57].

Між концентрацією Na+ у воді джерел зрошення й іригаційною характе-ристикою можливості осолонцювання ґрунтів за натрієм (r - методика Можейко і Воротнік [345]) установлена сильна логарифмічна кореляційна залежність, що описується рівнянням (r = 0,872, R2 = 0,7597, F = 258,7, додаток М, рис. М.1.10):

r = 11,8551 lg (Na) –13,037, (7.28) Розраховані за рівнянням (7.28) результати свідчать, що осолонцювання

ґрунтів за натрієм, можливе при вмісті Na+ +К+ у поливній воді > 460 мг/дм3 і мінералізації > 2180 мг/дм3. Із практики зрошуваного землеробства України [410-418] відомо, що навіть вода р. Дніпро здатна викликати слабке осолонцю-вання ґрунтів за Na+. У складі води р. Дніпро вміст Na+ не перевищує 60 мг/дм3. Таким чином, для умов України найбільш прийнятна методика визначення яко-сті води за можливістю натрієвого осолонцювання ґрунтів - Буданова. Але в державному стандарті на поливну воду використовується найбільш неприйнят-на – методика Можейко і Воротнік [345]. Між концентрацією Na+ у воді й іригаційною характеристикою можливо-сті осолонцювання ґрунтів за магнієм (методика Сабольч і Дараб [421]) устано-влена середня поліноміальна кореляційна залежність, що описується кубічним рівнянням (r = 0,603, R2 = 0,3631, F = 9,67, додаток М, рис. М.1.10):

Mg2+/ Ca2++Mg2+ = 2T-07Na3 +0,0004 Na2 +0,1799 Na + 34,758, (7.29) Розраховані за рівнянням (7.29) результати свідчать, що осолонцювання

ґрунтів за магнієм, можливо при вмісті Na+ у поливній воді > 112 мг/дм3 і міне-ралізації > 740 мг/дм3 (додаток М, табл. М.1.4).

У державному стандарті України якість зрошувальної води за можливіс-тю магнієвого осолонцювання не оцінюється.

Розглянемо встановлену тісну поліноміальну кореляційну залежність між іригаційною оцінкою поливної води за методикою Можейко й Воротнік [345] і іншими методиками: Буданова [57], Департаменту сільського господарства США [470] (додаток М, рис. М.1.11).

Рівняння регресії й коефіцієнти детермінації наведені на приведеному в додатку М, рисунку М.1.11.

302

Теоретична лінія регресії залежності відношення натрію до кальцію за методикою Буданова від оцінки за методикою Можейко й Воротнік (додаток М, рис. М.1.11) свідчить, що граничний рівень останньої (75 %-екв) відповідає від-ношенню натрію до кальцію у поливній воді більше 6. Методика ж Буданова обмежує це співвідношення 1, що відповідає приблизно 35 %-екв за методикою Можейко й Воротнік [345]. Отже, закладена в державний стандарт нормативна база на поливну воду за методикою Можейко й Воротнік завищує уміст у воді іонів натрію більше ніж у 2 рази, що загрожує натрієвим осолонцюванням зро-шуваних ґрунтів.

Аналогічні результати отримані й за іншими методиками Буданова [57]. Так, відношення суми усіх іонів у поливній воді до суми кальцію та магнію у Буданова обмежується 4, що відповідає близько 48 %-екв умісту натрію та ка-лію до суми усіх катіонів за методикою Можейко й Воротнік. При максималь-ному значенні цього показника у Можейко й Воротнік (75 %-екв) відношення суми усіх іонів у поливній воді до суми кальцію та магнію у Буданова стано-вить приблизно 7, що є загрозливим для засолення зрошуваних ґрунтів [185, 194, 196, 309].

За методикою Департаменту сільського господарства США критичний для ґрунтів уміст Na+ у воді за SAR складає 8, що відповідає приблизно 52 %-екв умісту натрію та калію до суми усіх катіонів за методикою Можейко й Во-ротнік. Така поливна вода за методикою Департаменту сільського господарства США вже є загрозливою для натрієвого осолонцювання. При максимальному значенні цього показника у Можейко й Воротнік (75 %-екв) значення загрози натрієвого осолонцювання за методикою Департаменту сільського господарст-ва США досягає 16,2, що оцінює поливну воду, як сильно лужну, яка однознач-но викликає натрієве осолонцювання зрошуваних ґрунтів.

Таким чином, отримані в ході дисперсійного аналізу, хімічного складу води джерел зрошення півдня України дані, свідчать, що використані методики іригаційної оцінки якості води дають неоднозначні і непорівнянні результати.

На закінчення розглянемо оцінку якості зрошувальних вод за небезпекою вторинного засолення ґрунтів за вмістом токсичних і нетоксичних солей і на основі показника загальної концентрації токсичних іонів (в еквівалентах хлору) [139, 338].

У результаті дисперсійного аналізу отримані прямі тісні кореляційні зв'я-зки між загальною мінералізацією природної води і вмістом у ній гіпотетичних солей: NaCl, MgSO4, CaSO4 і загальною сумою токсичних солей в еквівалентах хлору (додаток М, рис. М.1.12, табл. М.1.5). Отримані рівняння регресії відпо-

303

відно мають наступні параметри точності (r = 0,921, 0,889, 0,811, 0,925; F = 1476,3, 992, 504,8, 1547,2; R2 = 0,848, 0,791, 0,658, 0,855), а рівняння (7.30-7.33) записуються у вигляді:

NaCl = 0,0103М - 3,445, (7.30) MgSO4 = - 7Е-07М2 + 0,0054М - 0,6145, (7.31) СаSO4 = 5Е-07М2 + 0,0008М - 0,2216, (7.32) S токсичних солей, екв/дм3 Сl = 1Е-06М2 + 0,0085М - 0,9485, (7.33)

Між загальною мінералізацією природної води і вмістом у ній гіпотези-чних солей MgCl2 установлено середній кореляційний зв'язок з коефіцієнтом кореляції 0,446, а для інших солей зв'язок ще нижчий (r менше 0,2).

7.1.4. Удосконалена класифікація природних вод України за можливістю використання у зрошуваному землеробстві

Іригаційна класифікація передбачає поділ води в джерелах зрошення на

шість класів: 1 — придатна для зрошення без внесення хімічних меліорантів; 2 — має потребу в зниженні лужності перед поливом; 3 — вимагає насичення ка-льцієвими солями; 4 — має потребу в зниженні лужності й насиченні кальціє-вими солями; 5 — має потребу в зниженні лужності, насиченні кальцієвими со-лями й розведенні прісною водою; 6 - непридатна для зрошення.

Кожний із класів природних вод за величиною загальної мінералізації, рН, умістом головних іонів, співвідношенню Na+/Са2+ розділений на підкласи: у першому - чотири, другому, третьому, четвертому, п'ятому — по три (додаток М, табл. М.2.1). Доцільність поділу природних вод на підкласи складається у визначенні впливу непідготовленої води на зміни й властивості ґрунтів, а також у виборі кількості необхідного меліоранту для поліпшення хімічного складу.

Вибір способів підготовки зрошувальної води до поливу необхідно вести з урахуванням її мінералізації, хімічного складу й еколого-меліоративного ста-ну земель, на яких буде використовуватися підготовлена вода.

Поливна вода з мінералізацією до 2 г/дм3, гідрокарбонатного кальцієвого складу, рН 6,5—7,5, віднесена до першого класу іригаційної класифікації, не вимагає внесення хімічних меліорантів, придатна для зрошення ґрунтів усіх ти-пів. Але природна вода з мінералізацією до 0,6 г/дм3 на більшості зрошувальних систем півдня України в перші роки зрошення викликає негати-вні процеси — прогресуюче опріснення ґрунтів і материнської породи, особли-во в умовах глибокого залягання рівня ґрунтової води.

Вода з мінералізацією до 2,0 г/дм3, рН < 8,5, хлоридного натрієвого або

304

сульфатного натрієвого складу, 1 < Na/Ca < 6 (третій клас), перед використан-ням для зрошення вимагає внесення кальцієвих солей.

Вода з мінералізацією до 2,0 г/дм3, рН > 8,0—8,5, хлоридного натрієвого або сульфатного натрієвого складу, із відношенням Na/Ca 3,6—6,0 вимагає вне-сення кальцієвих солей і кислот для нейтралізації соди.

Вода з мінералізацією 2,0—3,0 г/дм3 хлоридного натрієвого або сульфат-ного натрієвого складу, рН < 8,5 вимагає насичення кальцієвими солями, розве-дення прісною водою і може періодично використовуватися для зрошення й промивання засолених земель.

Вода з мінералізацією більше 3 г/дм3, із співвідношенням Na/Ca > 6,0, умістом сульфат-іонів більше 20 мг-екв/дм3 непридатна для зрошення.

До першого класу віднесені дуже прісні, прісні, солонуваті, помірно со-лоні, солоні природні води з мінералізацією до 2,0 г/л, рН 6,5—7,5, гідрокарбо-натного кальцієвого складу, із умістом натрію менше 33%, кальцію - більше 33% від суми катіонів, хлору < 10 мг-екв/дм3, співвідношенням Na/Ca < 1, а Na/(Ca+Mg) < 0,7. За умістом солей у водах першого класу і їхньому впливу на ґрунти виділено чотири підкласи: до 0,6; 0,6—1,0; 1,0—1,5, 1,5—2,0 г/дм3.

Зрошення дуже прісною водою (менше 0,5 г/дм3) у перші роки зрошення веде до інтенсивного розчинення й виносу солей, опрісненню кореневого шару ґрунтів, вимиванню карбонатів. Отже, така вода є обмежено придатною для зрошення. До першого підкласу першого класу відносяться води рік Дніпро, Дунай, Дністер, Південний Буг, Альма, Кача, Бельбек, Чорна й ін.

В другий підклас віднесені прісні дренажно-скидні води Красно-знам’янської, Каланчакської й інших зрошувальних систем Причорномор'я, во-ди рік Криму (Біюк-Карасу, Салгир і ін.), ґрунтові води зрошуваних масивів Наддніпрянщини. До третього підкласу першого класу — солонуваті дренажно-скидні води Причорномор'я, ґрунтові і підземні води і води ріки Інгул в окремі періоди року.

До четвертого підкласу — деякі підземні неогенові водоносні горизонти півдня України й Криму, що мають гідрокарбонатний кальцієвий склад із міне-ралізацією 1,5—2,0 г/дм3. Такі води використовуються в Сакскому районі Ав-тономної Республіки Крим.

Другий клас включає води, мінералізація яких така ж як і вод першого класу, але з більш високим рН, що мають потребу в зміні реакції.

У перший підклас другого класу віднесені слабо лужні води, другий — середньо лужні, третій — сильно лужні із загальною мінералізацією до 2 г/дм3, гідрокарбонатного кальцієвого складу (додаток М, табл. М.2.1).

305

Ознакою класу є потреба в зниженні лужності лужних вод шляхом вне-сення кислот перед поливами. Води першого класу можуть неодноразово за ве-гетаційний період переходити в другий клас і навпаки. Єдиною відмінністю між класами є величина рН.

Для зниження лужності води по трасі каналу не нижче 7,5 рН на 1 м3 во-ди, віднесеної до другого класу (Дніпро, Дунай, Дністер, Південний Буг, Сал-гир, Биюк-Карасу й ін.), рекомендується вносити концентровану кислоту (92 %) Н2SO4 у залежності від терміну використання цієї води після меліорації (до-даток М, табл. М.2.2).

При використанні Н2SO4 іншої концентрації необхідне перерахування норм за формулою [267]:

ДХ = (С1Д)/С2 (8.34) де: ДХ, г/м3 — доза кислоти меншої концентрації; С1 — концентрація 96 %-вої Н2SO4; С2 — концентрація наявної Н2SO4,%; Д - доза 96 %-вої Н2SO4.

Повне змішування води з кислотою у площині каналу спостерігається приблизно в 50 м від місця введення (дозатора) [267].

У третій клас об'єднані природні прісні, солонуваті і помірно солоні води з мінералізацією до 2,0 г/дм3, рН < 8,0—8,5, хлоридного натрієвого, сульфатно-го натрієвого типу, що можуть бути насичені кальцієвими солями (фосфогипс 0,4—1,8 кг/м3) для вирівнювання умісту Na+/Са2. Обмеження мінералізації вод до 2,0 г/дм3 зв'язано з тим, що при насиченні кальцієвими солями їхня мінералі-зація зростає на 0,8—1,0 г/дм3, а використання природних вод із мінералізаці-єю, більшою 3,0 г/дм3, може викликати засолення важких ґрунтів чорноземного типу.

Поділ на підкласи проведено за рівнем загальної мінералізації, рН, уміс-том натрію й кальцію, співвідношенню катіонів, потреби в меліоранті. Перший підклас — води з мінералізацією < 1 г/дм3, рН < 8,0, співвідношенням Na+/Са2+ 1,0—2,5, а Na+ /(Са2+ + Mg2+) > 0,7; другий — 1,0—1,5 г/дм3, < 8,3, 2,5—4,0, > 0,9 і третій – 1,5—2,0 г/дм3, < 8,5, 4,0—6,0, > 1,2 відповідно (додаток М, табл. М.2.1).

До третього класу відносяться природні води рік Сіверський Донець, Ін-гулець, Самара, Вовча, Інгул, Сарата, Когильник, придунайських озер: Сасик [234, 246], Китай [295], Ялпуг [294], Кугурлуй [291], Катлабух [242], Кагул [307]. Води цих річок вимагають поліпшення хімічного складу шляхом внесен-ня кальцієвих солей (фосфогіпс [167], гіпс, вапно), а іноді й сірчаної кислоти [299].

Дозу фосфогіпсу, необхідну для меліорації природної води в залежності

306

від умісту в ній Na і співвідношення Na+/Сa2+ можна установити за діаграмою (додаток М, рис. М.2.1), отриманою автором при експериментальних дослі-дженнях у лабораторних умовах із водами річки Інгулець і озера Сасик [299].

При умісті у поливній воді Na від 10 до 20 мг-екв/дм3 і співвідношенні Na/Ca 1,1-2,0 розрахунок потреби у фосфогіпсі здійснюємо за формулою 7.35

Д = 0,003 Na2 – 0,0672 Na + 0,8099 , (7.35)

де Д – доза фосфогіпсу, кг/м3 поливної води; Na – уміст натрію у поливній воді до насичення кальцієвими солями, мг-екв/дм3.


Д = 0,064 Na2 – 0,1289 Na + 1,3768 , (7.36)

При умісті у поливній воді Na від 10 до 22 мг-екв/дм3 і співвідношенні

Na/Ca 3,1-4,0 розрахунок потреби у фосфогіпсі здійснюємо за формулою 7.37

Д = 0,0054 Na2 – 0,0767 Na + 1,0573 , (7.37)


Д = 0,0033 Na2 – 0,0208 Na + 0,3644, (7.38)

При умісті у поливній воді Na від 10 до 22 мг-екв/дм3 і співвідношенні

Na/Ca 5,1-6,0 розрахунок потреби у фосфогіпсі здійснюємо за формулою 8.39

Д = 0,008 Na2 – 0,1055 Na + 1,4034 (7.39)

До четвертого класу віднесені за хімічним складом і загальною мінералі-зації, ті ж води, що й до третього, але зі значно більш високим рН і концентра-цією карбонат іонів. Води четвертого класу вимагають одночасного зниження лужності, нейтралізації соди сірчаною кислотою (10—40 г/м3) і насичення ка-льцієвими солями фосфогіпсу (0,4—1,8 кг/м3) [292]. Як правило, у водах з міне-ралізацією до 1,5 г/дм3 співвідношення Na+/Са2+ не перевищує 2,5, а у водах із мінералізацією більше 2,0 г/дм3 не буває менше 4,0.

307

До п'ятого класу автором віднесені солоні природні води з мінералізацією 2,0—3,0 г/дм3, середньо й сильно лужної реакції, співвідношенням Na+/Са2+ > 3,0, а Mg2+/(Mg2++Са2+) > 0,6. Клас має три підкласи (за умістом катіонів і їх співвідношенням). Перший підклас - води зі співвідношенням Na+/Са2+ 3,0—4,0, другий — 4,0—5,0 і третій 5,0—6,0.

Води цього класу вимагають насичення кальцієвими солями, більш висо-кими дозами фосфогіпсу (1,3—2,8 кг/м3, або на 30—40 % вище в порівнянні з попереднім класом), зниження лужності сірчаною кислотою й розведення пріс-ною водою в співвідношенні 1 до 3—5. До цього класу відносяться води річок Сіверський Донець, Інгулець, Самара, Вовча, Кальміус, Кальчик, Міус, Молоч-на, озер Сасик і Китай в окремі періоди року.

Шостий клас — непридатні для зрошення води з мінералізацією > 3,0 г/дм3, співвідношенням Na+/Са2+ > 6,0, умістом хлору > 20 мг-екв/дм3, сульфатів > 20 мг-екв/дм3 і Na+ > 65 % від суми катіонів. До цього класу відносяться води Хаджибейського, Тилігульського, Березанського, Молочного й південної час-тини Дністровського лиманів [263].

7.2. Моделювання та прогнозування процесів вторинного засолення й осо-лонцювання зрошуваних ґрунтів

7.2.1. Моделювання та прогнозування ступеню вторинного засолення зони аерації ґрунтів Присивашшя у залежності

від рівня та мінералізації ґрунтової води

В додатку Н приведено результати збору, формування й опису банку да-них для моделювання та прогнозування величини вторинного засолення ґрунтів зони аерації Присивашшя в залежності від глибини залягання та мінералізації ґрунтової води. В описі детально розглянуто питання: 1) характеристика еколо-гічного стану Присивашшя і його змін; 2) оцінювання природно-кліматичних умов району досліджень; 3) формування й опис банку даних для моделювання та прогнозування величини вторинного засолення зони аерації ґрунтів в залеж-ності від глибини залягання та мінералізації ґрунтової води. В подальшому на цих питаннях зупинятись не будемо.

Інформаційний масив складався з 20 перемінних, які утворювали парале-льні ряди. Це хімічний склад ґрунтової води (мінералізація, вміст НСО3, Cl, SO4, Ca, Mg, Na, K, Na/Ca), склад водної витяжки (загальна засоленість, вміст НСО3, Cl, SO4, Ca, Mg, Na, K) та рівень ґрунтової води. Вибірка кожного ряду

308

складалася з 75 значень. Основні статистичні характеристики кількісної мінливості варіаційних

рядів (мінімальне, максимальне, середнє значення, стандартне відхилення, кое-фіцієнт варіації приведені в додатку Н, табл. Н.4.1) свідчать про значну мінли-вість засоленості верхнього метрового шару, зони аерації, мінералізації ґрунто-вої води та рівня її залягання. Розподіл варіант у більшості варіаційних рядів має не нормальний, а зрі-заний від’ємний ексцессивний розподіл, коли в центрі не вершина, а впадина і варіаційна крива стає двохвершинною. Такий розподіл підтверджує той факт, що у вибірку потрапили представники декількох сукупностей з різними серед-німи величинами засоленості ґрунтів при низькій та високій мінералізації ґрун-тової води та при різних рівнях їх залягання.

У поставлених нами дослідженнях важливо встановити не парні зв¢язки між окремими факторами, які впливають на засоленість ґрунтів (мінералізація ґрунтової води чи рівень ґрунтової води), а їх взаємним впливом. Для цього ми використовували коефіцієнт множинної кореляції, рівняння регресії з двома-трьома перемінними та рисунки тривимірного зображення. Аналіз отриманих результатів множинної кореляції між засоленістю вер-хнього метрового шару з одного боку та мінералізацією, рівнем ґрунтової води та загальною засоленістю зони аерації в різних модифікаціях свідчить про тіс-ний зв’язок з коефіцієнтом кореляції (r=0,770), а рівняння регресії записується у вигляді:

S0-100 = 0,454 + 0,348 Sз.а. - 0,162 РГВ + 0,00465 М, (7.40)

де S0-100 - засоленість верхнього метрового шару ґрунту, %; Sз.а - засоленість ґрунтів зони аерації, %; РГВ - рівень ґрунтової води, м; М - мінералізація ґрун-тової води, г/дм3. Засоленість верхнього метрового шару ґрунту в залежності від рівня і мі-нералізації ґрунтової води виражатиметься рівнянням (7.41) з (r = 0,657), в за-лежності від рівня ґрунтової води і засоленості ґрунтів зони аерації рівнянням (7.42) з (r=0,773) та в залежності від мінералізації ґрунтової води та засоленості зони аерації рівнянням (7.43) з (r = 0,771).

S0-100 = 0,624 - 0,248 РГВ + 0,03269 М, (7.41)

S0-100 = 0,443 + 0,3897 Sз.а. - 0,151 РГВ, (7.42)

S0-100 = 0,138 + 0,491 Sз.а. - 0,00858 М, (7.43) Отримані рівняння можна використовувати для прогнозу величини засо-

309

леності ґрунтів верхнього метрового шару протягом п’яти - восьми років. Отже, виходячи з коефіцієнтів детермінації, які дуже близькі для всіх

отриманих рівнянь зміна засоленості метрового шару ґрунтів у 59,3 % випадків викликана зміною саме тих параметрів, які включено у рівняння регресії. Вико-ристовуючи рівняння 7.41 визначено усереднену прогнозовану величину вто-ринного засолення ґрунтів верхнього метрового шару в залежності від рівня та мінералізації ґрунтової води (додаток Н, табл. Н.4.2). Виходячи з результатів дисперсійного аналізу, зростання мінералізації ґрунтової води на 1 г/дм3 при постійному заляганні рівня ґрунтової води підви-щує, в середньому, засоленість верхнього метрового шару ґрунту на 0,033 %. В той же час, підняття рівня ґрунтової води всього на 0,5 м при постійній мінера-лізації ґрунтової води збільшує загальну кількість солей у верхньому метрово-му шарі ґрунту на 0,122 %. Аналізуючи отримані дані та порівнюючи їх з рекомендованими для за-хисту територій від підтоплення [89, 193, 360] приходимо до висновку, що кри-тичні рівні ґрунтових вод для ґрунтів важкого механічного складу Присивашшя мають бути переглянуті в сторону збільшення та з більш детальним розчлену-ванням за мінералізацією (додаток Н, табл. Н.4.3). Слід відмітити, що визначені нами критичні рівні залягання ґрунтової води (1,5-4,5 м) характерні для терито-рій при відсутності штучного дренажу. Прийняті раніше [327, 349 й ін.] критичні рівні ґрунтової води розрахова-ні в першу чергу на не допущення вторинного засолення, а на його регулюван-ня за допомогою дренажу та поливного режиму, що пояснюється, в першу чер-гу, великими затратами на будівництво дрен з глибиною більше 2 м та відсут-ністю необхідних технічних засобів. Мінашина вважає [336], що теоретично й практично можливо при допо-мозі дренажу, промивання, поливів регулювання як глибини рівня ґрунтових вод, так і їх мінералізації. Але доцільність тих або інших заходів має визнача-тися природними і економічними факторами, а природні умови навіть на ста-розрошуваних землях дуже різноманітні.

Ще більш значним є зв’язок між вторинним засоленням всієї зони аерації та рівнем і мінералізацією ґрунтової води. Так, множинна кореляція між цими перемінними складає - 0,851, а рівняння регресії записується:

S з.а. = 0,488 - 0,247 РГВ + 0,0804 М , (7.44)

Отже, за коефіцієнтами детермінації в 72,4 % випадків зростання засоле-ності ґрунтів зони аерації викликано рівнем і мінералізацією ґрунтової води.

310

Для прогнозу величини вторинного засолення ґрунтів зони аерації в за-лежності від наявних даних (засоленість метрового шару ґрунту, мінералізація ґрунтової води, рівень її залягання) пропонуємо використовувати формули (7.45, 7.46, 7.47) з коефіцієнтами множинної кореляції - 0,895, 0,797, 0,780 від-повідно.

S з.а. = 0,7268 S 0-100 + 0,0558 М - 0,0946, (7.45)

S з.а. = 1,3579 S 0-100 + 0,132 РГВ - 0,119, (7.46)

S з.а. = 0,1147 + 0,5978 S 0-100 - 0,0984 РГВ + 0,0609 М , (7.47) Усереднення використаних у дисперсійному аналізі результатів дозволи-ло нам визначити величину вторинного засолення ґрунтів зони аерації в залеж-ності від рівня та мінералізації ґрунтових вод (додаток Н, табл. Н.4.4). Приве-дені результати свідчать, що при мінералізації ґрунтової води більше 3 г/дм3 усереднена засоленість ґрунтів зони аерації вища ніж верхнього метрового ша-ру на 0,1-1,0 %. Отже, результати дисперсійного аналізу підтверджують зроб-лений раніше висновок, що піки величини вторинного засолення формуються саме в першому метровому шарі над дзеркалом ґрунтової води. Зростання мінералізації ґрунтової води на 1 г/дм3 при незмінних рівнях її залягання підвищує в середньому вторинну засоленість ґрунтів зони аерації на 0,074-0,08 %. Зниження рівня води лише на 0,5 м сприяє меншому вторинному накопиченню солей в зоні аерації на 0,120-0,135 %. Враховуючи, ту особливість, що зростання рівня та мінералізації ґрунто-вих вод на зрошуваних масивах відбувається поступово і залежить від природ-них умов, господарської діяльності визначити термін досягнення тієї чи іншої величини вторинного засолення важко. Але маючи величину мінералізації ґру-нтової води та рівень її залягання можна з ймовірною достовірністю визначити очікувану вторинну засоленість, як верхнього метрового шару, так і всієї зони аерації за приведеними нами результати в додатку Н, табл. Н.4.2 і Н.4.4. 7.2.2. Прогнозування ступеню засолення верхнього шару чорноземних ґру-

нтів в залежності від мінералізації поливної води та терміну зрошення

Інформаційний масив складався з 64 об`єктів за 54 перемінними, які утворювали паралельні ряди. Вибірка кожного ряду складалася з 64 значень. Основні статистичні характеристики кількісної мінливості варіаційних рядів (мінімальне, максимальне, середнє значення, стандартне відхилення, коефіцієнт варіації, додаток Н, табл. Н.5.1) свідчать про значну мінливість властивостей

311

ґрунтів у різних дослідних ділянках за більшістю показників. Так, за аналізом водної витяжки ґрунти до початку зрошення мали значну мінливість за вмістом всіх іонів і середню за величиною водневого показника рН і загальною засоле-ністю. Ці ж ґрунти за фізико-хімічними властивостями також мали значну мін-ливість і лише за відсотковим вмістом увібраного кальцію - незначну, а вмістом глини - середню. За теорією ймовірностей розподіл варіант у більшості варіаційних рядів має не нормальний, а зрізаний від`ємний ексцесивний характер, коли у центрі не вершина, а впадина і варіаційна крива стає двох, а то і трьох вершинною. Та-кий розподіл варіант підтверджує той факт, що у вибірку потрапили представ-ники декількох сукупностей з різними середніми величинами загальної мінера-лізації та вмістом іонів у поливній воді, різним ступенем засоленості ґрунтів у верхньому 0-50 см шарі за різних термінів зрошення. У поставлених автором дослідженнях важливо було встановити не парні зв`язки між окремими факторами, які впливали на засолення чи осолонцювання ґрунтів (мінералізація і хімічний склад поливної води, співвідношення катіонів і аніонів у воді, термін зрошення, характеристика властивостей ґрунтів до поча-тку зрошення і їх характеристика після певного терміну зрошення тією чи ін-шою водою), а їх взаємний вплив. Для цього використано коефіцієнт множин-ної кореляції та рівняння регресії з двома, трьома, а то і більшою кількістю пе-ремінних. При використанні для поливів вод з мінералізацією до 7 г/дм3 у зрошува-них ґрунтах відмічено сульфатно-хлоридний, хлоридно-сульфатний, сульфат-ний типи аніонного засолення. Содового типу засолення ґрунтів у жодній з до-слідних ділянок не відмічено. Хімізм засолення ґрунтів дослідних ділянок за катіонним складом мав на-трієвий, магнієво-натрієвий, кальцієво-натрієвий, натрієво-кальцієвий склад. Не відмічено магнієвого і магнієво-кальцієвого хімізму засолення [365]. Аналіз отриманих результатів множинної кореляції між загальною засо-леністю верхнього шару зрошуваних ґрунтів з одного боку та мінералізацією поливної води, терміном зрошення з іншого, свідчать про тісний кореляційний зв`язок з коефіцієнтом кореляції (r = 0,893), де рівняння регресії записується у вигляді:

Sзр. ,% = 0,09494 М + 0,00214 Т - 0,0681, (7.48) де Sзр. ,% - засоленість 0-50 см шару зрошуваних ґрунтів, %; Т - термін зрошен-ня ґрунтів, роки; М - мінералізація поливної води, г/дм3.

312

Розраховані за отриманим рівнянням (7.48) величини засолення ґрунтів у залежності від мінералізації поливної води та терміну зрошення (додаток Н, табл. Н.5.2) характеризують ступінь засолення 0-50 см шару і можуть викорис-товуватись, як прогнозні величини. Виходячи з коефіцієнтів детермінації зміна величини вторинного засолення зрошуваних ґрунтів у 80 % випадків буде ви-кликана зміною саме тих параметрів, які включено у рівняння регресії, а у 20 % випадків - іншими причинами. Аналізуючи отримані результати (додаток Н, табл. Н.5.2) приходжу до висновку, що збільшення мінералізації поливної води на 1 г/дм3 (при незмінно-му терміні зрошення) підвищує, в середньому, засоленість 0-50 см шару ґрунту на 0,095 %, а збільшення терміну зрошення на 5 років при незмінній мінералі-зації підвищує загальну кількість солей у цьому горизонті на 0,010-0,011 %. Отже, за даними дисперсійного аналізу, використання для зрошення по-ливної води мінералізацією до 0,5 г/дм3 протягом 40-50 років викликає опріс-нення ґрунтів у шарі 0-50 см. Розпріснююче діє на ґрунти протягом перших 15-20 років зрошення поливна вода з мінералізацією до 1 г/дм3. Не викликає засолення ґрунтів протягом 50-55 років зрошення поливна вода з мінералізацією 1,5 г/дм3, протягом 35 років - вода з мінералізацією 2,0 г/дм3, протягом 10 років - вода з мінералізацією 2,5 г/дм3.

Вода з мінералізацією 3-4 г/дм3 викликає слабке засолення верхнього 0-50 см шару, 4-6 г/дм3 - середнє, а більше 6 г/дм3 - сильне засолення зрошуваних ґрунтів за класифікацією [35, 329, 365]. У поставлених дослідженнях за методами математичної статистики крім описаних параметрів з двома перемінними вивчено вплив третьої перемінної - співвідношення катіонів і аніонів у поливній воді на процес вторинного засо-лення зрошуваних ґрунтів. При отриманні рівнянь регресії з трьома перемінни-ми (мінералізація поливної води, термін зрошення і співвідношення катіонів чи аніонів) множинний кореляційний зв`язок відповідно становить 0,932, 0,897, 0,899 для наступних рівнянь регресії:

Sзр. ,% = 0,1035 М + 0,00196 Т - 0,02195 Na+/Ca2+, в - 0,01231, (7.49)

Sзр. ,% = 0,0937 М + 0,002 1 Т + 0,0033 SO42-/Cl-, в - 0,0693, (7.50)

Sзр. ,% = 0,2579 М + 0,002 Т - 0,0142 Na+/Cl -, в - 0,05121, (7.51)

де Na+/Ca2+, в - співвідношення у поливній воді вмісту катіонів натрію до каль-цію, мг-екв/дм3; SO4

2-/Cl-, в - співвідношення у поливній воді вмісту сульфатних

313

аніонів до вмісту хлоридних, мг-екв/дм3; Na+/Cl-, в - співвідношення вмісту ка-тіонів натрію до аніонів хлору у поливній воді, мг-екв/дм3. Розраховані за рівнянням 7.49 значення засолення верхнього 0-50 см ша-ру зрошуваного ґрунту в залежності від терміну зрошення, загальної мінералі-зації поливної води й співвідношення в ній катіонів Na/Ca приведено в додатку Н, табл. Н.5.3, а за рівнянням 7.50 де співвідношення катіонів замінено на співвідношення аніонів SO4

2-/Cl- - в додатку Н, табл. Н.5.4. Зростання співвідношення Na+/Ca2+ та Na+/Cl- у поливній воді на одну одиницю при незмінній мінералізації і терміні зрошення викликає зниження ве-личини загального засолення в шарі зрошуваного ґрунту 0-50 см на 0,022 та 0,014 %, а зростання співвідношення SO4

2-/Cl- на одну одиницю, при тих же умовах, викликає зростання величини засолення - на 0,0033 %.

Отже, у вторинному засоленні зрошуваних ґрунтів більш значнішу роль відіграє вміст у поливній воді двовалентних катіонів і аніонів, порівняно з од-новалентними.

Наведені вище рівняння регресії (7.48-7.50) можна використовувати для прогнозу ступеня засолення зрошуваних ґрунтів в залежності від мінералізації поливної води, запланованого терміну зрошення та співвідношення у воді Na+/Ca2+, SO4

2-/Cl-, Na+/Cl-. Поруч з визначенням впливу мінералізації поливної води, терміну зро-

шення та співвідношення іонів у поливній воді на загальне засолення, визначе-но і ступінь сульфатного та хлоридного засолення верхнього 0-50 см шару зро-шуваних ґрунтів від тих же параметрів.

Для прогнозу ступеня сульфатного засолення зрошуваних ґрунтів в зале-жності від мінералізації поливної води, терміну зрошення і співвідношення у воді іонів пропонуються наступні рівняння регресії з коефіцієнтами кореляції 0,843, 0,842, 0,867, 0,920, 0,870, 0,922:

SO42- = 0,022 T + 1,0168 M - 1,3846, (7.52)

SO4

2- = 0,02187 T +0,8722 M + 0,0132 SO42-, в - 1,3078, (7.53)

SO4

2- = 0,0196 T +1,0323 M + 0,0713 SO42-/Cl-, в - 1,4398, (7.54)

SO4

2- = 0,0178 T +1,1509 M - 0,3058 Na+/Ca2+, в - 0,5131, (7.55)

SO42- = 0,0184 T +1,1547 M - 0,2328 Na+/Cl-, в - 1,1159, (7.56)

SO4

2- = 0,0207 T +1,0124 M - 5,298 Mg2+/Ca2++Mg2+, в + 1,7557, (7.57) де SO4

2- - ступінь засолення шару зрошуваних ґрунтів 0-50 см, мг-екв/100 г ґрунту; SO4

2-, в -

314

вміст сульфатів у поливній воді, мг-екв/дм3; Mg2+/Ca2++Mg2+, в - співвідношення вмісту маг-нію до суми вмісту кальцію і магнію у поливній воді, мг-екв/дм3. Найкращий кореляційний зв`язок між перемінними і найбільший взаєм-ний вплив на ступінь сульфатного засолення верхнього 0-50 см шару зрошува-них ґрунтів, яке складає 85,03 % за коефіцієнтами детермінації визначено для мінералізації поливної води, терміну зрошення та співвідношення у поливній воді Mg2+/Ca2++Mg2+, що входять у рівняння регресії № 7.57. Але враховуючи пряму прямолінійну залежність мінералізації поливної води, використаної для зрошення дослідних ділянок, від вмісту усіх головних іонів (рівняння регресії 1-6), ступінь сульфатного засолення зрошуваних ґрунтів розраховано за рівнян-ням регресії № 7.52 в залежності від терміну зрошення та загальної мінераліза-ції води (додаток Н, табл. Н.5.5). Аналіз даних ступеня сульфатного засолення ґрунтів чорноземного типу в залежності від мінералізації поливної води та терміну зрошення (табл. Н.5.5) свідчить, що поливна вода з мінералізацією до 1,5 г/дм3 засолення не викликає навіть за 60 років зрошення, вода з мінералізацією 2 г/дм3 - протягом 35 років, а з мінералізацією 2,5 г/дм3 - протягом 15 років. При використанні для зрошення поливної води з мінералізацією 2,5-4,0 г/дм3 спостерігається слабке сульфатне засолення, яке може наступати після першого року зрошення. Використання для зрошення поливної води з мінералі-зацією більше 4 г/дм3 - викликає середнє сульфатне засолення зрошуваних ґру-нтів. Сильно засолених ґрунтів з сульфатним хімізмом засолення при викорис-танні для зрошення поливних вод з мінералізацією до 7 г/дм3 не зафіксовано.

Слід додати, що при використанні для зрошення поливної води до 1 г/дм3 протягом 25-40 років спостерігається сульфатне опріснення ґрунтів. Ці ж про-цеси у перші 5 років зрошення спостерігаються на ділянках, які поливаються водою з мінералізацією до 1,5 г/дм3.

Мінералізація поливної води, термін зрошення та співвідношення іонів у воді в значній мірі впливають і на хлоридне засолення зрошуваних ґрунтів. Ко-реляційний зв`язок між хлоридним засоленням, з одного боку, і мінералізацією поливної води та терміном зрошення, з іншого, хоч і є тісним, але слабкішим ніж у вище розглянутому сульфатному типі засолення, з коефіцієнтом кореляції 0,790. При цьому, взаємний вплив терміну зрошення і поливної води на зміну величини хлоридного засолення зрошуваних ґрунтів буде визначатись, як голо-вний у 62,34 % випадків, а в 37,66 % випадків - визначатиметься іншими пара-метрами. Рівняння регресії записується у вигляді:

Cl- = 0,00911 T + 0,22634 M - 0,1205, (7.58)

315

При використанні у рівняннях регресії трьох перемінних (додатково різні варіанти співвідношення іонів), які пропонуються для прогнозу ступеня хлори-дного засолення зрошуваних ґрунтів вони набувають вигляду:

Cl- = 0,00766 T + 0,1938 M - 0,01005 Cl-, в - 0,14418, (7.59)

Cl- = 0,0062 T + 0,2579 M - 0,0597 SO42-/Cl-, в - 0,0182, (7.60)

Cl- = 0,00669 T + 0,2749 M - 0,1206 Na+/Cl-, в + 0,0354, (7.61)

Cl- = 0,00687 T + 0,2303 M - 0,1032 Mg2+/Ca2++Mg2+, в - 0,1493, (7.62)

Cl- = 0,0069 T + 0,2288 M + 0,001566 Na+/Ca2+, в - 0,09307, (7.63)

де: Cl- - ступінь хлоридного засолення зрошуваних ґрунтів, мг-екв/100 г ґрунту; Cl-, в - вміст аніонів хлору у поливній воді, мг-екв/дм3.

Коефіцієнти кореляційного зв`язку у наведених вище рівняннях регресії становлять: 0,790; 0,818; 0,819; 0,795; 0,794. Розрахований за рівнянням регресії № 7.58 ступінь хлоридного засолення зрошуваних ґрунтів (додатку Н, табл. Н.5.6) свідчить, про те, що слабке хлори-дне засолення може наступати при тривалому зрошенні (понад 45 років) полив-ною водою навіть з мінералізацією 0,5 г/дм3. Поливна вода з мінералізацією 3-7 г/дм3 може викликати середнє хлоридне засолення зрошуваних ґрунтів.

Слід відмітити, що хлоридні солі являються найбільш токсичними, але в той же час і найбільш розчинними у воді, тому саме вони найбільше розчиня-ються і переносяться вниз по профілю ґрунтів з осінньо-зимовими опадами, сприяючи значному розсоленню після накопичення у вегетаційний період. Про-тікання цього процесу у природних умовах враховано, як у проведених дослі-дженнях на різних дослідних ділянках, так і в дисперсійному аналізі результатів та прогнозних формулах, що пропонуються. З врахуванням вище сказаного, можна констатувати, що ступінь хлоридного засолення, в значно більшій мірі, залежить від загальної мінералізації, концентрації іонів хлору та співвідношен-ня вмісту магнію до суми кальцію та магнію у поливній воді, ніж від терміну зрошення.

Проведеними дослідженнями, установлено статистичні моделі гідрокарбонатного засолення зрошуваних грунтів, в залежності від мінералізації поливної води та терміну зрошення, з коефіціентом множинної кореляції 0,782 (7.64); в залежності від мінералізації поливної води, терміну зрошення, вмісту гидрокарбонатних аніонів у поливній воді, r = 0,783 (7.65); в

316

залежності від мінералізації поливної води, терміну зрошення, вмісту гидрока-рбонатних аніонів у водній витяжці грунтів до початку зрошення r =0,884 (7.66):

НСО3

- = 0,3859 + 0,127 М +0,00183 Т, (7.64)

НСО3- = 0,3746 + 0,1218 М +0,00177 Т + 0,0054 НСО3

-, в., (7.65)

НСО3- = -0,0209 + 0,1085 М +0,00343Т + 0,8059 НСО3

-, в.в., (7.66)

де НСО3- - ступінь гидрокарбонатного засолення зрошуваних ґрунтів, мг-

екв/100 г ґрунту; НСО3-, в - вміст гидрокарбонатних аніонів у поливній воді, мг-

екв/л; НСО3-, в.в. - вміст гидрокарбонатних аніонів у водній витяжці грунтів до

початку зрошення, мг-екв/100 г ґрунту. Ступінь гідрокарбонатного засолення зрошуваних грунтів незначний і

при використанні для поливів води з мінералізацією 0,4-6,3 г/дм3 не перевищує 1,4 мг-екв./100 г грунту при будьякому терміні зрошення, що характеризує останні, як незасолені (додаток Н, рис. Н.5.1).

За допомогою дисперсійного аналізу установлено тісний кореляційний зв`язок між величиною натрієвого засолення шару 0-50 см зрошуваних ґрунтів і мінералізацією поливної води та терміном зрошення з коефіцієнтом множинної кореляції 0,915. Рівняння регресії має наступний вигляд:

Na+ = 0,0157 T + 1,0234 M - 0,962 , (7.67)

де Na+ - величина натрієвого засолення зрошуваних ґрунтів, мг-екв/100 г ґрун-ту. Виходячи з коефіцієнтів детермінації, які є досить високими, зміна вели-чини натрієвого засолення зрошуваних ґрунтів у 83,8 % випадків пояснюється зміною мінералізації поливної води та терміну зрошення і лише у 16,2 % випа-дків - викликані іншими причинами. Аналізуючи отримані результати (додаток Н, табл. Н.5.7), приходжу до висновку, що зростання мінералізації поливної води на 1 г/дм3 при незмінному терміні зрошення збільшує концентрацію солей Na+ у верхньому шарі зрошува-них ґрунтів на 1,024 мг-екв/100 г. ґрунту.

При цьому, зростання мінералізації поливної води на 1 г/дм3, має значно суттєвіший вплив на процес вторинного натрієвого засолення за один вегетаційний період, ніж термін зрошення у 50 років при меншій мінералізації. Все це свідчить про те, що в умовах півдня України, при використанні для

317

зрошення мінералізованих вод, найбільш небезпечне натрієве засолення, навіть у порівнянні з хлоридним. Для прогнозу величини натрієвого засолення зрошуваних мінералізова-ними водами ґрунтів пропоную використовувати рівняння регресії з трьома пе-ремінними з коефіцієнтами кореляції 0,934 та 0,914:

Na+ = 0,01786 T + 1,05378 M - 0,1752 Na+/Ca2+, в - 0,523 , (7.68)

Na+ = 0,018999 T + 1,06768 M - 0,27297 Na+/Cl-, в - 0,67135 , (7.69)

Оцінка типу і ступеня засолення грунтів виконана за класифікацєю, розробленою у Інституті грунтознавства ім. Докучаева. Між тим, згадана класифікація визначає ступінь засолення грунтів за аніонним складом, а для катіонного - лише хімізм засолення, що є певним недоліком згаданої класифікації.

Враховуючи, те, що значна територія земель півдня України з близьким заляганням рівня грунтової води та зрошуваних мінералізованими водами має найнебезпечніше засолення саме за натрієм є потреба у визначенні ступеня цього засолення. Загальновідома схема зв`язування іонів у токсичні солі схиляє до думки, що градацію засолення за натрієм слід зробити аналогічною - засоленню за хлором. Більше того, у переважній більшості випадків при зв`язуванні іонів у токсичні солі у засолених розрізах та й у мінералізаваних водах утворюється - NaCl. Отже, при вмісті катіонів натрію за аналізом водної витяжки до 0,3 мг-екв/100 г - грунти слід вважати незасоленими; при 0,3-1,0 мг-екв/100 г - слабо засоленими, при 1,0-3,0 мг-екв/100 г - середньо засоленими; при 3,0-7.0 - сильно засоленими, а при вмісті натрію більше 7,0 мг-екв/100 г - солончаками.

За запропонованою градацією поливна вода до 1,5 г/дм3 може викликати слабке засолення грунтів за натрієм, 1,5-3,0 г/дм3 - середнє, 3,0-7,0 г/дм3 - сильне, а поливна вода з мінералізацією більше 7 г/дм3 сприяє утворенню натрієвих солончаків. У порівнянні зі ступенем натрієвого засолення, викликаного мінералізацією поливної води (3-6,3 г/дм3) та терміном зрошення, величина кальцієво-магнієвого або магнієво-кальцієвого хімізму вторинного засолення зрошуваних грунтів, при тих же умовах, має значно нижчий ступінь і не веде до значного накопичення токсичних солей, особливо за кальцієм. За отриманими в процесі дисперсійного аналізу результатами (додаток Н, рис. Н.5.2) величина кальцієвого засолення 0-50 см шару зрошуваних грунтів не

318

перевищує 3,0 мг-екв/100 г при 60-річному зрошенні водою 7 г/дм3, а магнієвого, при тих же умовах, - 0,9 мг-екв/100 г грунту (додаток Н, рис. Н.5.3). Для прогнозу величини катіонного засолення грунтів за вмістом кальцію та магнію в залежності від параметрів якості поливної води та терміну зрошення пропонуються наступні рівняння регресії:

Са2+ = 0,101 М + 0,004 Т + 0,1 Са2+, в - 0,059, (7.70) r = 0,904

Ca2+ = 0,0045 T +0,399 M - 0,0888, (7.71)

r = 0,828

Mg2+ = 0,076 M + 0,0027 T + 0,32 - 0,38 Mg2+/Ca2++Mg2+, в, (7.72) r = 0,7

Mg2+ =0,089M+0,0045T+1,03Mg2+, в.в.-0,323Mg2+/Ca2++Mg2+, в.+0,051 (7.73)

, r = 0,806

Mg2+=0,102M+0,0044T+1,065Mg2+, в.в.-0,024Na+/Ca2+, в.-0,084, (7.74) r = 0,819

де Са2+, Mg2+ - величина кальцієвого і магнієвого засолення зрошуваних ґрун-тів, мг-екв/100 г ґрунту; Са2+, в. - вміст кальцію у воді, мг-екв/л; Mg2+, в.в. - вміст магнію у шарі грунтів 0-50 см за аналізом водної витяжки до початку зрошення, мг-екв/100 г грунту.

Розраховані за рівнянням 7.71 результати накопичення у зрошуваних ґру-нтах кальцію в залежності від терміну зрошення й мінералізації поливної води приведені в табл. Н.5.8. Вони свідчать, що зростання мінералізації поливної во-ди на 1 г/дм3 при незмінному терміні зрошення збільшує концентрацію солей Сa2+ у верхньому шарі зрошуваних ґрунтів на 0,299 мг-екв/100 г. ґрунту, а тер-мін зрошення 10 років – на 0,045.

Аналогічні розрахунки зроблено для магнію за формулою й приведено у табл. Н.5.9. Результати свідчать що зростання мінералізації поливної води на 1 г/дм3 при незмінному терміні зрошення збільшує концентрацію солей Mg2+ у верхньому шарі зрошуваних ґрунтів на 0,076 мг-екв/100 г. ґрунту, а термін зрошення 10 років – на 0,027.

Отже, мінералізація поливної води є основним фактором, який найбіль-шим чином впливає на вторинне засолення зрошуваних ґрунтів, порівняно з терміном зрошення та хімічним складом води.

319

7.3. Моделювання та прогнозування процесів вторинного осолонцювання зрошуваних ґрунтів

Для моделювання процесу осолонцювання нами вибрано 64 об’єкти дос-

ліджень, виконаних різними авторами в різних ґрунтово-екологічних умовах при різних термінах зрошення. Буданов М.Ф. [53-55] проводив дослідження з впливу високо мінералізованих шахтних вод Донбасу на засолення й осолон-цювання різних типів ґрунтів протягом 10-40 річного періоду зрошення. Корж А.М. [205, 206] проводила дослідження осолонцювання темно-каштанових ґру-нтах Василівського зрошуваного масиву в південно-західній частині Одеської обл. при поливі водою оз. Китай, Хруслова Т.М. [468] – на чорноземах звичай-них і карбонатних в Молдові при поливі водою Тараклійського вдих., Кириенко Т.Н., Жостоног О.І., Горбатенко С,В. [187] на темно-каштанових ґрунтах Сак-ського та чорноземах південних Роздольненського, Червоногвардійського, Ле-нінського, Кіровського районів республіки Крим при поливі водою з Північно-кримського каналу, Лозовіцький П.С., Ткаченко І.В. [252, 282] – на темно-каштанових ґрунтах Генічеської та Сакської зрошувальних систем, Лозовіцький П.С. та Каленюк С.М. – на зрошуваних землях Північнокримського каналу, Ка-менського поду, Каховської, Інгулецької, Вище-Тарасівської, Криворізької ЗС [180, 236, 237, 241, 247, 249, 264, 269, 271], Лозовіцький П.С. [266] – на землях Дунай-Дністровської ЗС при поливі підземною водою й водою оз. Сасик (дода-ток Н).

Ґрунти типових дослідних зрошуваних ділянок, які ввійшли до масиву даних моделювання процесу осолонцювання, мали важкий та середній грану-лометричний склад, тобто найбільш загрозливі для зміни змісту увібраних каті-онів. При цьому їх властивості порівнювали з розташованими поруч не зрошу-ваними ділянками. Зміни в стані ґрунтів визначали шляхом порівняння показ-ників, отриманих до початку зрошення із зрошуваними певний період (один, три. п’ять, десять, двадцять, тридцять і більше років) в динаміці, а також із по-казниками ґрунтів незрошуваних ділянок (додаток Н).

Сформований файл містить 128 перемінних, які паралельно характеризу-ють стан зрошуваних і не зрошуваних ґрунтів за аналізом водної витяжки (зага-льна засоленість, рН, уміст головних іонів у % і мг-екв/100г), суми й складу увібраних катіонів (Са2+, Мg2+, Na+ в мг-екв/100 г та %), вмістом гумусу, %, Са-СО3 у %, щільністю (мг/дм3) найменшою вологоємністю (%), умістом мулу й глини у гранулометричному складі (%), якістю поливної води (загальна мінера-лізація, рН, уміст іонів CO3

2-, HCO3-, Cl-, SO4

2-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+ (мг/дм3 і мг-екв/дм3, співвідношення Na+/Ca2+, Na+/Ca2++Mg2+, Na++К+/Ca2++Mg2++Na++К+,

320

Mg2+/Ca2++Mg2+, SAR), глибини залягання (м), мінералізації, хімічного складу й співвідношення іонів у ґрунтових водах.

З теоретичної точки зору концептуальна схема процесу натрієвого осоло-нцювання зрошуваних ґрунтів (Na+, %) , в першу чергу, є функцією від мінера-лізації поливної води, умісту й співвідношення в ній катіонів, умісту увібраних катіонів у ґрунтовому вбирному комплексі до початку зрошення, умісту карбо-натів кальцію або гіпсу у ґрунтах, а також терміну зрошення.

За допомогою множинно-регресійного аналізу, створеної автором бази даних, одержані статистичні моделі зміни складових ґрунтового вбирного ком-плексу зрошуваних ґрунтів, які виявили загальні існуючі закономірності проце-су осолонцювання зрошуваних ґрунтів як за натрієм, так і за магнієм, а також проблему поступового зниження суми увібраних катіонів на зрошуваних зем-лях.

Для прогнозування ступеня натрієвого осолонцювання зрошуваних ґру-нтів в залежності від мінералізації поливної води (М), тривалості зрошення (Т) отримане рівняння регресії з коефіцієнтами кореляції 0,867, F = 64,19; MS = 395,6; S2 = 1050,14;

Na, % = -0,229 + 2,0003M + 0,181T (7.75) Автором отримано й інші рівняння регресії з трьома й більше перемінни-

ми: Na, % = -0,4428 + 1,861M + 0,167T + 0,387Na б, % (7.76),

при (r = 0,867; F = 64,19; MS = 395,6; S2 = 1050,14). Na, % = -0,1199 + 1,776M + 0,1593T + 0,387Na, в + 0,3963 Na б, % (7.77),

при (r = 0,966; F = 137,49; MS = 344,73; S2 = 1050,14) Na, % = -2,243 + 0,7844M + 0,1653T + 0,2825Na, в +

0,6324 Na/Са, в + 0,3963 Na, в.в. (7.78), при (r = 0,98; F = 196,78; MS = 202,02; S2 = 1050,14)

Na, % = 1,706 + 1,508M + 0,1648T + 1,59Na/Са, в – 11,5219 Mg/Ca+Mg, в + 0,4903 Na б, % (7.79), при (r = 0,967; F = 113,53; MS = 196,53; S2 = 1050,14) де Na б, % – уміст увібраного натрію (% від суми ГВК) у грунті до початку зрошення; Na, в – уміст натрію у поливній воді, мг-екв/дм3; Na,% в.в. – уміст натрію у водній витяжці, %; Na/Са, в – співвідношення натрію до кальцію у поливній воді, мг-екв/дм3; Mg/Ca+Mg, в – співвідношення магнію до суми кальцію та магнію у поливній воді, мг-екв/дм3.

Отримані узагальнені результати досліджень свідчать, що поливна вода з мінералізацією до 0,5 г/дм3 не викликає натрієвого осолонцювання зрошуваних ґрунтів протягом 40 років, 1,0 г/дм3 – протягом 30 років, 1,5 г/дм3 – протягом 15 років, 2,0 г/дм3 – протягом 5 років (табл. 7.3.1).

321

Таблиця 7.3.1 Ступінь солонцюватості зрошуваних ґрунтів у верхньому 0,5 м шарі за натрієм

в залежності від мінералізації поливної води та терміну зрошення

Термін зрошення,

роки

Осолонцювання ґрунтів за Na, % при мінералізації поливної води, г/дм3

0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0

1 - - 2,686 4,253 7,388 9,644 11,900 14,156 16,412 3 - 0,548 2,944 4,561 7,696 9,942 12,208 14,464 16,720 5 - 0,857 3,302 4,869 8,004 10,260 12,516 14,772 17,028 10 - 1,627 4,073 5,639 8,774 11,030 13,286 15,542 17,798 15 0,828 2,397 4,842 6,409 9,544 11,800 14,056 16,312 18,568 20 1,598 3,167 5,612 7,179 10,314 12,570 14,826 17,082 19,338 25 2,369 3,937 6,382 7,949 11,084 13,340 15,596 17,852 20,108 30 3,138 4,707 7,152 8,719 11,854 14,110 16,366 18,622 20,878 35 3,908 5,477 7,922 9,489 12,624 14,880 17,136 19,392 21,648 40 4,648 6,247 8,692 10,259 13,394 15,650 17,906 20,162 22,418 45 5,448 7,017 9,462 11,029 14,164 16,420 18,676 20,932 23,188 50 6,218 7,787 10,232 11,799 14,934 17,190 19,446 21,702 23,958 55 6,988 8,557 11,002 12,569 15,704 17,960 20,216 22,472 24,728 60 7,760 9,227 11,772 13,339 16,474 18,730 20,986 23,242 25,498

Na/Ca у воді 0,5 1,0 2,5 3,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 Примітка:- мінералізація поливної води і термін зрошення знижують осолонцювання ґрунтів; 0,548-4,869 - мінералізація поливної води і термін зрошення не викликають осолонцювання ґрунтів; 5,448-9,956 - мінераліза-ція поливної води і термін зрошення викликають слабке осолонцювання ґрунтів; 10,232-14,934 - мінералізація поливної води і термін зрошення викликають середнє осолонцювання ґрунтів; 15,292-19,858 - мінералізація поливної води і термін зрошення викликають сильне осолонцювання ґрунтів; 20,216-25,498 - мінералізація по-ливної води і термін зрошення призводять до утворення солонців.

Поливна вода з мінералізацією 0,5 г/дм3 викликає слабке осолонцювання високобуферного ґрунту за натрієм через 45 років зрошення; з мінералізацією 1 г/дм3 – через 35 років зрошення; з мінералізацією 1,5 г/дм3 – через 15 років зрошення; з мінералізацією 2 г/дм3 – через 7 років зрошення; з мінералізацією 3 г/дм3 і більше – вже у перший рік зрошення.

Середній ступінь натрієвого осолонцювання зрошуваних високо буфер-них ґрунтів наступає при зрошенні водою з мінералізацією 1,5 г/дм3 через 50 років; з мінералізацією 2,0 г/дм3 – через 40 років; з мінералізацією 3,0 г/дм3 – через 20 років; з мінералізацією 4,0 г/дм3 – через 5 років; з мінералізацією 5,0 г/дм3 і більше – у перший рік зрошення.

Сильний ступінь натрієвого осолонцювання зрошуваних високо буфер-них ґрунтів наступає при зрошенні водою з мінералізацією 3,0 г/дм3 через 53 роки зрошення; з мінералізацією 4,0 г/дм3 – через 37 років; з мінералізацією 5,0 г/дм3 – через 22 роки; з мінералізацією 6,0 г/дм3 – через 12 років; з мінералізаці-єю 7,0 г/дм3 і більше – у перший рік зрошення.

Натрієві солонці на зрошуваних землях утворюються при зрошенні поли-вною водою більше 5 г/дм3 після 55 років зрошення; з мінералізацією 6,0 г/дм3 – через 40 років; з мінералізацією 7,0 г/дм3 – після 20 років зрошення.

Крім того, установлено, що натрієве осолонцювання ґрунтів середнього і важкого гранулометричного складу може викликати вода з мінералізацією ви-

322

ще 500 і 647 мг/дм3 - за методикою іригаційної оцінки Буданова [57]; 1500 мг/дм3 - за методикою Департаменту сільського господарства США [470]; ви-ще 2180 мг/дм3 - за Можейко і Воротнік [345]. Аналогічне осолонцювання та-ких же ґрунтів здатна викликати вода яка містить більше 460 мг/дм3 Na+ - за ме-тодикою Можейко і Воротнік; більше 295 мг/дм3 – за методикою Департаменту сільського господарства США; більш 90 мг/дм3 – за методикою Буданова. Цими результатами підтверджено неоднозначність результатів іригаційної оцінки по-ливної води за різними методиками, яка здатна викликати натрієве осолонцю-вання. Для умов України найбільш придатною є методика М.Ф. Буданова, яка не знайшла свого застосування у Державному стандарті України на поливну воду.

Для прогнозування ступеня магнієвого осолонцювання зрошуваних ґру-нтів в залежності від мінералізації поливної води, тривалості зрошення отрима-ні рівняння регресії з коефіцієнтами кореляції 0,916, F = 71,535; MS = 1304,5; S2 = 3897,79:

Mg,% = -9,893 + 2,405M + 0,242 T + 1,43 Mg б, % (7.80)

Mg,% = -8,117 + 2,083M + 0,254 T + 1,323 Mg б, % (7.81)

при r = 0,938; F = 100,79; MS = 1149,65; S2 = 3916,61. Mg,% = -6,411 + 2,195M + 0,253 T + 1,372 Mg б, % -

- 4,612Mg/ Na/Са, в (7.82) при r = 0,939; F = 74,84; MS = 863,7; S2 = 3916,61.

Mg,% = -1,732 + 0,364M + 0,274 T + 0,409 Mg, в + 1,2747 Mg б, % - 9,836Mg/ Na/Са, в (7.83)

при r = 0,954; F = 79,71; MS = 719,5; S2 = 3916,61. де Mg б, % – уміст увібраного магнію (% від суми ГВК) у грунті до початку зрошення; Mg, в – уміст магнію у поливній воді, мг-екв/дм3; Mg/Ca+Mg, в – співвідношення магнію до суми кальцію та магнію у поливній воді, мг-екв/дм3.

Отримані узагальнені результати магнієвого осолонцювання за рівнянням 7.81 (табл. 7.3.2) свідчать, що поливна вода з мінералізацією до 0,5 г/дм3 не ви-кликає осолонцювання зрошуваних ґрунтів протягом 15 років, 1,0 г/дм3 – про-тягом 10 років, 1,5 г/дм3 – протягом 5 років, 2,0 г/дм3 – протягом 3 років при вмісті увібраного магнію у ґрунті до початку зрошення менше 10 %.

323

Таблиця 7.3.2. Ступінь солонцюватості зрошуваних ґрунтів у верхньому 0,5 м шарі за магнієм в залежності від мінералізації поливної води

та терміну зрошення при його вмісті до початку зрошення 10 %

Термін зрошення, роки

Осолонцювання ґрунтів за Mg, % при мінералізації поливної води, г/дм3 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0

1 6,409 7,450 8,492 9,533 11,616 13,699 15,782 17,865 19,948 3 6,917 7,958 9,000 10,041 12,124 14,207 16,290 18,373 20,456 5 7,425 8,466 9,508 10,549 12,632 14,715 16,798 18,881 20,964 10 8,695 9,736 10,778 11,819 13,902 15,985 18,068 20,151 22,234 15 9,965 11,006 12,048 13,089 15,172 17,255 19,338 21,421 23,504 20 11,235 12,276 13,318 14,359 16,442 18,525 20,608 22,691 24,774 25 12,505 13,546 14,588 15,629 17,712 19,795 21,878 23,961 26,044 30 13,775 14,816 15,858 16,899 18,982 21,065 23,148 25,231 27,314 35 15,045 16,086 17,128 18,169 20,252 22,335 24,418 26,501 28,584 40 16,315 17,356 18,398 19,439 21,522 23,605 25,688 27,771 29,854 45 17,585 18,626 19,668 20,709 22,792 24,875 26,958 29,041 31,124 50 18,855 19,896 20,938 21,979 24,062 26,145 28,228 30,311 32,394 55 20,125 21,166 22,208 23,249 25,332 27,415 29,498 31,581 33,664 60 21,395 22,436 23,478 24,519 26,602 28,685 30,768 32,851 34,934

Примітка: 9,736 - мінералізація поливної води і термін зрошення знижують осолонцювання ґрунтів; 11,005-19,896 - мінералізація поливної води і термін зрошення не викликають осолонцювання ґрунтів; 20,04-25,57 - мінералізація поливної води і термін зрошення викликають слабке осолонцювання ґрунтів; 30,768-34,934 - мі-нералізація поливної води і термін зрошення викликають середнє осолонцювання ґрунтів.

Натомість слабке осолонцювання ґрунтів за магнієм наступає через 55 років зрошення водою з мінералізацією до 0,5 г/дм3 при умісті увібраного маг-нію до початку зрошення 10 % від суми ГВК.

Збільшення терміну зрошення на 1 рік збільшує уміст увібраного магнію у зрошуваних ґрунтах в середньому на 0,254 %, а збільшення мінералізації по-ливної води на 1 г/дм3 підвищує уміст увібраного натрію у ґрунті за рік зро-шення на 2,083 %. При цьому паралельно зростає й уміст увібраного натрію, про що описано вище, й знижується уміст увібраного кальцію.

За методикою Сабольч і Дараби осолонцювання ґрунтів важкого і серед-нього механічного складу за магнієм може викликати вода з мінералізацією вищою 740 мг/дм3 і при вмісті Na+ у поливній воді вищому 112 мг/дм3. Тому саме ця методика є найбільш придатною для визначення магнієвого осолонцю-вання в умовах півдня України

Значно вищі темпи магнієвого осолонцювання зрошуваних ґрунтів при більш високому умісті увібраного магнію у ґрунтах до початку зрошення. Так, при початковому умісті увібраного магнію у ґрунтах 20 % від суми ГВК зро-шення водою 0,5 г/дм3 через 37 років викликає середнє осолонцювання, а уміст увібраного магнію перевищує 30 % (табл. 7.3.3). Зрошення водою 4 г/дм3 ви-кликає сильне магнієве осолонцювання через 53 роки, а водою 7 г/дм3 – через 28 років.

Отже, чим вищий уміст увібраного магнію у ґрунтах до початку зрошен-

324

ня, вища мінералізація поливної води й більший термін зрошення, тим швидше осолонцьовуються зрошувані ґрунти за магнієм.

Таблиця 7.3.3. Ступінь солонцюватості зрошуваних ґрунтів у верхньому 0,5 м шарі за магнієм в залежності від мінералізації поливної води

та терміну зрошення при його вмісті до початку зрошення 20 %


Осолонцювання ґрунтів за Mg, % при мінералізації поливної води, г/дм3 0,5 1 1,5 2 3 4 5 6 7

1 19,639 20,680 21,722 22,763 24,846 26,929 29,012 31,095 33,178 3 20,147 21,188 22,230 23,271 25,354 27,437 29,520 31,603 33,686 5 20,655 21,696 22,738 23,779 25,862 27,945 30,028 32,111 34,194 10 21,925 22,966 24,008 25,049 27,132 29,215 31,298 33,381 35,464 15 23,195 24,236 25,278 26,319 28,402 30,485 32,568 34,651 36,734 20 24,465 25,506 26,548 27,589 29,672 31,755 33,838 35,921 38,004 25 25,735 26,776 27,818 28,859 30,942 33,025 35,108 37,191 39,274 30 27,005 28,046 29,088 30,129 32,212 34,295 36,378 38,461 40,544 35 28,275 29,316 30,358 31,399 33,482 35,565 37,648 39,731 41,814 40 29,545 30,586 31,628 32,669 34,752 36,835 38,918 41,001 43,084 45 30,815 31,856 32,898 33,939 36,022 38,105 40,188 42,271 44,354 50 32,085 33,126 34,168 35,209 37,292 39,375 41,458 43,541 45,624 55 33,355 34,396 35,438 36,479 38,562 40,645 42,728 44,811 46,894 60 34,625 35,666 36,708 37,749 39,832 41,915 43,998 46,081 48,164 Для прогнозування зміни суми увібраних основ у процесі зрошення ґрун-

тів отримані рівняння регресії в залежності від мінералізації поливної води, тривалості зрошення й суми умісту увібраних основ до початку зрошення з ко-ефіцієнтами кореляції 0,987, F = 536,81; MS = 1267; S2 = 3897,79:

ГВК, мг-екв/100 г = 8,107 – 0,038 Т + 0,108 М + 0,718 ГВК, б (7.84).

де ГВК, мг-екв/100 г – сума увібраних основ після періоду зрошення; ГВК, б - сума умісту увібраних основ до початку зрошення, мг-екв/100 г ґрунту.

Отримані за формулою 7.84 результати досліджень свідчать, що при по-чатковому умісті суми увібраних основ в межах 20 мг-екв/100 г ґрунту, зро-шення вже в перший рік позитивно впливає на зростання суми увібраних основ (табл. 7.3.4) за рахунок розчинення й вилуговування карбонатів кальцію та друз гіпсу із сольових запасів і впровадженням (адсорбції) катіонів кальцію в мен-шій мірі магнію у ґрунтовий вбирний комплекс при значно частішій зміні окис-лювально-відновлювального потенціалу і процесів пов’язаних з ним. Але навіть через 60 років зрошення у таких ґрунтах сума увібраних основ не знижується нижче рівня до початку зрошення при будь-якій мінералізації поливної води. При значно вищій сумі обмінних основ до початку зрошення (наприклад 30 та 40 мг-екв/100 г) термін зрошення має суттєвіший вплив на зниження суми увібраних основ у тривало зрошуваних ґрунтах (табл. 7.3.5 та 7.3.6).

325

Таблиця 7.3.4. Зміна суми увібраних основ у верхньому 0,5 м шарі зрошуваних ґрунтів в залежності від мінералізації поливної води та терміну зрошення

(вміст основ до початку зрошення 20 мг-екв/100 г ґрунту) Термін

зрошення, роки Сума основ (мг-.екв/100 г) при мінералізації поливної води, г/дм3

0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 1 22,483 22,537 22,591 22,645 22,753 22,861 22,969 23,077 23,178 3 22,407 22,461 22,515 22,569 22,677 22,785 22,893 23,001 23,102 5 22,331 22,385 22,439 22,493 22,601 22,709 22,817 22,925 23,026

10 22,141 22,195 22,249 22,303 22,411 22,519 22,627 22,735 22,836 15 21,951 22,005 22,059 22,113 22,221 22,329 22,437 22,545 22,646 20 21,761 21,815 21,869 21,923 22,031 22,139 22,247 22,355 22,456 25 21,571 21,625 21,679 21,733 21,841 21,949 22,057 22,165 22,266 30 21,381 21,435 21,489 21,543 21,651 21,759 21,867 21,975 22,076 35 21,191 21,245 21,299 21,353 21,461 21,569 21,677 21,785 21,886 40 21,001 21,055 21,109 21,163 21,271 21,379 21,487 21,595 21,696 45 20,811 20,865 20,919 20,973 21,081 21,189 21,297 21,405 21,506 50 20,621 20,675 20,729 20,783 20,891 20,999 21,107 21,215 21,316 55 20,431 20,485 20,539 20,593 20,701 20,809 20,917 21,025 21,126 60 20,241 20,295 20,349 20,403 20,511 20,619 20,727 20,835 20,936

Таблиця 7.3.5. Зміна суми увібраних основ у верхньому 0,5 м шарі зрошуваних ґрунтів в залежності від мінералізації поливної води та терміну зрошення

(вміст основ до початку зрошення 30 мг-екв/100 г ґрунту) Термін

зрошення, роки Сума основ (мг-.екв/100 г) при мінералізації поливної води, г/дм3

0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 1 29,663 29,717 29,771 29,825 29,933 30,041 30,149 30,257 30,358 3 29,587 29,641 29,695 29,749 29,857 29,965 30,073 30,181 30,282 5 29,511 29,565 29,619 29,673 29,781 29,889 29,997 30,105 30,206

10 29,321 29,375 29,429 29,483 29,591 29,699 29,807 29,915 30,016 15 29,131 29,185 29,239 29,293 29,401 29,509 29,617 29,725 29,826 20 28,941 28,995 29,049 29,103 29,211 29,319 29,427 29,535 29,636 25 28,751 28,805 28,859 28,913 29,021 29,129 29,237 29,345 29,446 30 28,561 28,615 28,669 28,723 28,831 28,939 29,047 29,155 29,256 40 28,181 28,235 28,289 28,343 28,451 28,559 28,667 28,775 28,876 50 27,801 27,855 27,909 27,963 28,071 28,179 28,287 28,395 28,496 60 27,421 27,475 27,529 27,583 27,691 27,799 27,907 28,015 28,116

Таблиця 7.3.6. Зміна суми увібраних основ у верхньому 0,5 м шарі зрошуваних

ґрунтів в залежності від мінералізації поливної води та терміну зрошення (вміст основ до початку зрошення 40 мг-екв/100 г ґрунту)


Сума основ (мг-.екв/100 г) при мінералізації поливної води, г/дм3 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0

1 36,843 36,897 36,951 37,005 37,113 37,221 37,329 37,437 37,538 3 36,767 36,821 36,875 36,929 37,037 37,145 37,253 37,361 37,462 5 36,691 36,745 36,799 36,853 36,961 37,069 37,177 37,285 37,386

10 36,501 36,555 36,609 36,663 36,771 36,879 36,987 37,095 37,196 15 36,311 36,365 36,419 36,473 36,581 36,689 36,797 36,905 37,006 20 36,121 36,175 36,229 36,283 36,391 36,499 36,607 36,715 36,816 25 35,931 35,985 36,039 36,093 36,201 36,309 36,417 36,525 36,626 30 35,741 35,795 35,849 35,903 36,011 36,119 36,227 36,335 36,436 40 35,361 35,415 35,469 35,523 35,631 35,739 35,847 35,955 36,056 50 34,981 35,035 35,089 35,143 35,251 35,359 35,467 35,575 35,676 60 34,601 34,655 34,709 34,763 34,871 34,979 35,087 35,195 35,296

326

Так, при сумі увібраних основ до початку зрошення 30 мг-екв/100 г ґрун-ту при зрошенні водою від 0,5 до 3 г/дм3 спостерігається зниження умісту суми увібраних основ уже в перший рік зрошення. При мінералізації води вищій за 3 г/дм3 відзначено незначне до 0,35 мг-екв/100 г ґрунту) накопичення суми увіб-раних основ у перші роки зрошення (табл. 7.3.5). З часом починається зниження суми обмінних основ, яке через 50 років зрошення становить, в середньому, 2,2 мг-екв/100 г ґрунту при поливі водою 0,5 г/дм3 і 1,5 мг-екв/100 г ґрунту – при поливі водою 7 г/дм3 (табл. 7.3.5).

При сумі увібраних основ до початку зрошення 40 мг-екв/100 г ґрунту вже в перший рік зрошення відмічено суттєве зниження суми основ у ГВК на 3,15 і 2,5 мг-екв/100 г ґрунту при мінералізації поливної води відповідно 0,5 та 7,0 г/дм3 (табл. 7.3.6).

Через 50-60 років зрошення зниження сума увібраних основ на ґрунтах що мали до початку зрошення 40 мг-екв/100 г знижується на 4,33-5,4 мг-екв/100 г ґрунту при поливі водою від 0,5 до 7,0 г/дм3.

Отже, чим вища сума основ у ГВК до початку зрошення, чим менша мі-нералізація поливної води і довший термін зрошення, тим більш значне зни-ження суми увібраних основ і тим нижча буферна здатність зрошуваних ґрун-тів.

7.4. Причини й заходи усунення негативних наслідків зрошення. Схема й алгоритм управління екологічною безпекою

зрошуваних земель півдня України Багаторічний досвід експлуатації зрошувальних систем, поряд із загаль-

ною позитивною оцінкою їх діяльності в справі підвищення ефективності вико-ристання зрошуваних земель і збільшення виробництва сільськогос-подарської продукції, установив окремі тенденції негативного впливу зрошення на меліо-ративний стан земель, зниження його ефективності.

Несприятливі екологічні процеси на зрошувальних системах обумовлені комплексом причин, які можна уявити структурною схемою, що складається із трьох блоків: незадовільні ґрунтово-кліматичні й гідрогеологічні умови; нера-ціональні технології й низький технічний рівень зрошувальних систем; незадо-вільний стан процесу експлуатації систем і управління водокористуванням (рис. 7.1).

Створення нормальних екологічних умов на зрошувальних системах за-безпечується шляхом розроблення й реалізації комплексу заходів, що входять у систему екологічного моніторингу, що складаються із п'яти взаємопов'язаних блоків: інженерно-технічні; технологічні; інформаційно-управлінські; кадрове забезпечення; сучасна нормативно-методична база (рис. 7.2).

327

Рис. 7.1. Структурна схема, що характеризує причини розвитку небезпечного

екологічного стану зрошуваних земель

Рис. 7.2. Комплекс заходів створення системи екологічної безпеки

зрошуваних земель

328

Реалізація вищевказаних заходів в остаточному підсумку забезпечує еко-логічно надійне функціонування зрошувальних систем, збереження навколиш-нього природного середовища як у сфері впливу систем, так і на територіях, що прилягають до них.

Безпечне функціонування зрошувальних земель та забезпечення ефектив-ної їх роботи вимагає створення належної нормативно-правової бази і нових підходів до підвищення рівня техногенної безпеки за рахунок управління вод-ними, земельними й ін. ресурсами, ґрунтовими процесами, збору просторово-часових даних і інформації, менеджменту та проведення регулярних або періо-дичних моніторингових досліджень. Отже, управління екологічною безпекою зрошуваних земель – це об’єкти досліджень, ґрунтові процеси, менеджмент, вимірювання, аналіз, удосконалення, управління ресурсами та прийняття управлінського рішення за кожним із запропонованих напрямків (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Схема управління екологічною безпекою зрошуваних земель Найбільш достовірною моделлю є багатомірна, стохастична, нелінійна,

нестаціонарна модель, при побудові якої виникають труднощі створення (син-тезу) визначення вхідних та вихідних процесів, структури та параметрів самої моделі. Для синтезу моделі системи природокористування і управління еколо-гічною безпекою зрошуваних земель запропоновано структуру алгоритму (рис. 7.4).

329

Рис. 7.4. Структура алгоритму управління екологічною безпекою

зрошуваних земель Стале землекористування – це така система земельних і суспільно-

виробничих відносин, при якій досягається оптимальне співвідношення між економічно доцільними і екологічно безпечними видами використання земель та забезпечує економічне зростання матеріальних і духовних потреб населення. Основними показниками оцінки сталого землекористування як одного із ін-струментів оцінки ефективності екологічної політики і процесу прийняття рі-

330

шень є: рівень екологічної стабільності та антропогенного навантаження на зе-млекористування, оптимізація структури земельних угідь з точки зору змен-шення розораності та використання в інтенсивному обробітку малопродуктив-них і деградованих земель, збільшення валової доданої вартості на одиницю земельної площі.


1. Загальна мінералізація води, яка використовується на зрошувальних систе-мах півдня України, змінюється в широких межах від 300 до 3500 і більш мг/дм3. Формування хімічного складу природної води в джерелах зрошення має свою закономірність, що полягає в збільшенні загальної мінералізації за рахунок збільшення змісту головних іонів: НСО3

-, Cl-, SO42-, Ca2+, Mg2+, Na+,

К+. Збільшення умісту цих іонів відповідно на 5,28, 22,23, 39,74, 5,9, 3,63, 22,48, 0,48 і 0,3 мг/дм3 підвищує загальну мінералізацію води на 100 мг/дм3. Установлена закономірність: чим значніша концентрація у воді джерел зро-шення іонів: SO4

2-, Cl-, Na+, тим вища її загальна мінералізація. Їхня частка в збільшенні загальної мінералізації (мг/дм3) – більш 80 % від суми всіх голо-вних іонів.

2. Якщо абсолютні показники концентрації головних іонів (мг/дм3) зростають, то хімічний склад (%-екв) при цьому змінюється істотно. Уміст SO4

2- і Na+ (%-екв) у воді росте з підвищенням мінералізації. Темпи росту зменшуються зі збільшенням мінералізації. Уміст Cl- і Mg2+ зростає до мінералізації 1500 і 1000 мг/дм3 відповідно. Після досягнення цих значень - зменшується. Вміст НСО3

- і Са2+, навпаки, знижується з 82,6 і 77,9 %-екв при мінералізації 200 мг/дм3 до мінімальних значень 10,1 і 16,4 %-екв при мінералізації 3000 і 2000 мг/дм3 відповідно.

3. Вода джерел зрошення має характерний, тільки їй властивий, склад при ви-значеній мінералізації: 200-300 мг/дм3 - гідрокарбонатний кальцієвий; при 400 - гідрокарбонатний кальцієво-натрієво-магнієвий; 500 - гідрокарбонат-но-хлоридно-сульфатний натрієво-кальцієво-магнієвий; 600 - хлоридно-гідрокарбонатно-сульфатний натрієво-магнієво-кальцієвий; 700 - хлоридно-сульфатно-гідрокарбонатний натрієво-магнієвий; 800-900 - хлоридно-сульфатний натрієво-магнієвий; 1000 - хлоридно-сульфатний натрієвий; 1500 - хлоридний натрієвий; 2000-2500 - хлоридно-сульфатний натрієвий; 3000-4000 мг/дм3 - сульфатно-хлоридний натрієвий.

4. За результатами дисперсійного аналізу пропонуються формули для експрес-ного визначення хімічного складу природних вод розрахунковим методом у залежності від мінералізації або концентрації катіонів натрію, що дозволить

331

значно скоротити обсяги аналітичних робіт, їхнє фінансування і збереже час на їхнє проведення.

5. У результаті дисперсійного аналізу складу природних вод отримані прямі тісні кореляційні зв'язки між загальною мінералізацією природної води і ре-зультатами її іригаційної оцінки за методами Буданова, Департаменту сіль-ського господарства США, Можейко і Воротнік. Між загальною мінераліза-цією води з однієї сторони і показником загрози магнієвого осолонцювання (за методом Собольча і Дараб) з іншої встановлено середній кореляційний зв'язок. Установлено прямий криволінійний кореляційний зв'язок між вміс-том катіонів натрію в природній воді і результатами оцінки якості за мето-дами Буданова, Департаменту сільського господарства США, Можейко і Воротнік.

6. Величина вторинного засолення ґрунтів зони аерації залежить від спільного впливу двох перемінних - прямої прямолінійної дії мінералізації ґрунтової води і зворотної прямолінійної дії рівня її залягання. Зростання мінералізації ґрунтової води на 1 г/дм3 при постійному заляганні рівня підвищує засоле-ність верхнього метрового шару ґрунту на 0,033 %, а всієї зони аерації - 0,074-0,080 %. Підняття рівня ґрунтової води всього на 0,5 м при постійній мінералізації ґрунтової води збільшує загальну кількість солей у верхньому метровому шарі ґрунту на 0,122 %, а у всій зоні аерації - 0,12-0,135 %. Для недопущення вторинного засолення ґрунтів верхнього метрового шару про-понуємо наступні критичні рівні залягання ґрунтових вод при їх мінераліза-ції: до 1 г/дм3 - 1,5 м; 1-3 г/дм3 - 1,5-2,0 м; 3-5 - 2,0-2,3; 5-10 - 2,3-2,7; 10-15 - 2,7-3,5; 15-20 - 3,5-4,0; 20-25 г/дм3 - 4,0-4,5 м.

7. Ступінь засолення (% усіх солей) зрошуваних грунтів чорноземного типу, в умовах глибокого залягання рівня грунтової води, має пряму кореляційну залежність від загальної мінералізації поливної води, терміну зрошення та зворотню кореляційну залежность від співвідношення у поливній воді Na+/Ca2+ та Na+/Cl-. Поливна вода з мінералізацією до 0,5 г/дм3 викликає опріснення ґрунтів чорноземного типу за загальним вмістом солей у шарі 0-50 см протягом 40-50 років зрошення, вода з мінералізацією 0,5-1,0 г/дм3 - протягом 15-20 років. Не викликає засолення ґрунтів протягом 50-55 років зрошення поливна вода з мінералізацією 1,5 г/дм3, протягом 35 років - вода з мінералізацією 2,0 г/дм3, протягом 10 років - вода з мінералізацією до 2,5 г/дм3. Поливна вода з мінералізацією 2,5-4 г/дм3 викликає слабке засолення верхнього 0-50 см шару, 4-6 г/дм3 - середнє, а більше 6 г/дм3 - сильне засо-лення зрошуваних ґрунтів. Збільшення мінералізації поливної води на 1

332

г/дм3 (при незмінному терміні зрошення) підвищує, в середньому, засоле-ність 0-50 см шару ґрунту на 0,095 %, а збільшення терміну зрошення на 5 років при незмінній мінералізації - на 0,010-0,011 %. На величину засолення зрошуваних грунтів (% усіх солей) впливає вміст і співвідношення головних іонів. Так, зростання співвідношення Na+/Ca2+ та Na+/Cl- у поливній воді на одну одиницю при незмінній мінералізації і терміні зрошення викликає зни-ження величини загального засолення в шарі зрошуваного ґрунту 0-50 см на 0,022 та 0,014 %, а зростання співвідношення SO4

2-/Cl- на одну одиницю при тих же умовах - сприяє зростанню загального засолення в середньому на 0,0033 %. Отже, у процесі вторинного засолення зрошуваних ґрунтів більш значнішу роль відіграє вміст у поливній воді двовалентних катіонів і аніонів, порівняно з одновалентними.

8. Ступінь сульфатного засолення зрошуваних грунтів має пряму кореляційну залежність від величини загальної мінералізації, вмісту сульфатів у поливній воді та терміну зрошення. Поливна вода з мінералізацією до 1,5 г/дм3 засо-лення сульфатного типу не викликає навіть за 60 років зрошення, вода з мі-нералізацією 2 г/дм3 - протягом 35 років, а з мінералізацією 2,5 г/дм3 - протя-гом 15 років. При використанні для зрошення грунтів поливної води з міне-ралізацією 2,5-4,0 г/дм3 спостерігається слабке сульфатне засолення, а з мі-нералізацією більше 4 г/дм3 - середнє сульфатне засолення зрошуваних ґру-нтів. Сильно засолених ґрунтів з сульфатним хімізмом засолення при вико-ристанні для зрошення поливних вод з мінералізацією до 7 г/дм3 не зафіксо-вано. При використанні для зрошення поливної води до 1 г/дм3 протягом 25-40 років спостерігається сульфатне опріснення ґрунтів. Ці ж процеси у перші 5 років зрошення спостерігаються на ділянках, які поливаються водою з мі-нералізацією до 1,5 г/дм3.

9. Ступінь хлоридного засолення має прямолінійну кореляційну залежність від концентрації у поливній воді іонів хлору, співвідношення вмісту магнію до суми кальцію і магнію та терміну зрошення. Але разом з тим, ця залежність від перших двох показників значно суттєвіша ніж від терміну зрошення. Поливна вода з мінералізацією 0,5-2,5 г/дм3 може викликати слабке, а 2,5-7,0 г/дм3 - середнє хлоридне засолення зрошуваних грунтів.

10. Величина натрієвого засолення зрошуваних грунтів має пряму кореляційну залежність від величини загальної мінералізації, терміну зрошення та зворотню залежність від спвівідношення у поливній воді вмісту Na+/Ca2+. При цьому, концентрація іонів натрію у зрошуваних грунтах (в залежності від загальної мінералізації і терміну зрошення) змінюється в значних межах

333

від 0,2 до 7 і більше мг-екв/100 г грунту. Зростання мінералізації поливної води на 1 г/дм3, має значно суттєвіший вплив на процес вторинного натріє-вого засолення за один вегетаційний період, ніж термін зрошення у 50 років при меншій мінералізації. Отже, при використанні для зрошення мінералізованих вод в умовах півдня України, найбільш небезпечне натрієве засолення, навіть у порівнянні з хлоридним. Відсутність класифікації грунтів за ступенем натрієвого засолення спонукає запропонувати наступні градації: при вмісті катіонів натрію у грунтах за аналізом водної витяжки до 0,3 мг-екв/100 г - грунти слід вважати незасоленими; при 0,3-1,0 мг-екв/100 г - слабо засоленими; при 1,0-3,0 мг-екв/100 г - середньо засоленими; при 3,0-7.0 - сильно засоленими; а при вмісті натрію більше 7,0 мг-екв/100 г - солончаками. За запропонованою градацією поливна вода до 1,5 г/дм3 може викликати слабке засолення грунтів за натрієм, 1,5-3,0 г/дм3 - середнє, 3,0-7,0 г/дм3 - сильне, а поливна вода з мінералізацією більше 7 г/дм3 сприяє утворенню натрієвих солончаків. Натрієве осолонцювання ґрунтів серед-нього і важкого гранулометричного складу може викликати вода з мінералі-зацією вище 500 і 647 мг/дм3 - за методикою Буданова; 1500 мг/дм3 - за методикою Департаменту сільського господарства США; вище 2180 мг/дм3 - за Можейко і Воротнік. Аналогічне осолонцювання таких же ґрунтів здат-на викликати вода яка містить більше 460 мг/дм3 Na+ - за методикою Мо-жейко і Воротнік; більше 295 мг/дм3 – за методикою Департаменту сільсь-кого господарства США; більш 90 мг/дм3 – за методикою Буданова. Засо-лення ґрунтів середнього і важкого механічного складу може викликати во-да з мінералізацією більш 935 мг/дм3.

11. Отримані узагальнені результати магнієвого осолонцювання за рівнянням 7.81 свідчать, що поливна вода з мінералізацією до 0,5 г/дм3 не викликає осолонцювання зрошуваних ґрунтів протягом 15 років, 1,0 г/дм3 – протягом

10 років, 1,5 г/дм3 – протягом 5 років, 2,0 г/дм3 – протягом 3 років при вмісті увібраного магнію у ґрунті до початку зрошення менше 10 %. Натомість слабке осолонцювання ґрунтів за магнієм наступає через 55 років зрошення водою з мінералізацією до 0,5 г/дм3 при умісті увібраного магнію до початку зрошення 10 % від суми ГВК. Збільшення терміну зрошення на 1 рік збіль-шує уміст увібраного магнію у зрошуваних ґрунтах в середньому на 0,254 %, а збільшення мінералізації поливної води на 1 г/дм3 підвищує уміст увібра-ного натрію у ґрунті за рік зрошення на 2,083 %. При цьому паралельно зро-стає й уміст увібраного натрію, про що описано вище, й знижується уміст увібраного кальцію. Значно вищі темпи магнієвого осолонцювання зрошу-

334

ваних ґрунтів при більш високому умісті увібраного магнію у ґрунтах до по-чатку зрошення. Так, при початковому умісті увібраного магнію у ґрунтах 20 % від суми ГВК зрошення водою 0,5 г/дм3 через 37 років викликає серед-нє осолонцювання, а уміст увібраного магнію перевищує 30 % (табл. 7.3.3). Зрошення водою 4 г/дм3 викликає сильне магнієве осолонцювання через 53 роки, а водою 7 г/дм3 – через 28 років. Отже, чим вищий уміст увібраного магнію у ґрунтах до початку зрошення, вища мінералізація поливної води й більший термін зрошення, тим швидше осолонцьовуються зрошувані ґрунти за магнієм.

12. Осолонцювання ґрунтів важкого і середнього механічного складу за магні-єм, може викликати вода з мінералізацією вищою 740 мг/дм3 і при вмісті Na+ у поливній воді вищому 112 мг/дм3 (методика Сабольч і Дараби).

13. Чим вища сума основ у ГВК до початку зрошення, чим менша мінералізація поливної води і довший термін зрошення, тим більш значне зниження суми увібраних основ і тим нижча буферна здатність зрошуваних ґрунтів.

14. Для умов півдня України найбільш прийнятні методики оцінки якості води з запобігання негативного впливу на ґрунти - Буданова, Сабольча і Дараб, які не знайшли свого місця в державному стандарті.

15. Уточнена на основі математичних закономірностей формування хімічного складу води в джерелах зрошення України класифікація природних вод із необхідності заходів із поліпшення хімічного складу при підготовці до по-ливів дозволяє безпосередньо за аналізом хімічного складу визначати необ-хідний захід підготовки води і конкретну дозу меліоранту, чого не пропонує жодна найбільш відома іригаційна оцінка поливної води у світі.

335

ВИСНОВКИ

1. За результатами дисертаційного дослідження вирішено актуальну нау-кову проблему створення наукових основ управління екологічною безпекою зрошуваних земель півдня України за рахунок застосування науково-обґрунтованих заходів, що враховують вплив та взаємозв’язок просторово-часових чинників (об’єктивні, суб’єктивні, природні, антропогенні, кліматичні, гідрогеологічні, інженерно-технічні, технологічні, інформаційно-управлінські, кадрові, нормативно-методичні, експлуатаційні) на поліпшення/погіршення екологічного стану системи «поливна вода – ґрунти – сільськогосподарські ро-слини» та своєчасного прийняття управлінського рішення, що включають пи-тання: режиму зрошення, поливних та зрошувальних норм, іригаційної якості поливної води, динаміки рівня ґрунтових вод і їх мінералізації, динаміки й сту-пеню вторинного засолення та осолонцювання ґрунтів, застосування доз і видів меліорантів, а також системи моніторингу ранніх та довгострокових змін пока-зників стану зрошуваних земель, зрошувальних, скидних та ґрунтових вод.

2. В результаті дисертаційних досліджень отримано наступні наукові й прикладні результати:

- проведено аналіз літературних даних тривалого зрошення земель півдня України водами різної іригаційної якості, методів дослідження природно-техногенної безпеки агроценозів, що свідчить про необхідність детального нау-кового обґрунтування режимів зрошення, поливних і зрошувальних норм, якос-ті поливної води, заходів її поліпшення, регулювання ґрунтових процесів і дос-коналого методичного управління їх екологічною безпекою;

- коренева система сільськогосподарських культур розвивається протягом усього вегетаційного періоду, а глибина проникнення коріння зворотно пропо-рційна вологості верхнього шару ґрунту й інтенсивніше споживає вологу з того шару профілю ґрунту де вища вологість, а пошарове водоспоживання у відсот-ковому відношенні не пропорційне щільності кореневої системи;

- підживлення ґрунтовими водами метрового шару ґрунту (при РГВ = 1-3 м) за вегетаційний період складає 11-36 % від сумарного водоспоживання з цього шару, що дозволяє знизити поливні й зрошувальні норми, зберегти водні ресурси й поліпшити екологічну безпеку зрошуваних земель;.

- при зрошенні ґрунтів прісною водою спостерігаються процеси вимиван-ня солей з зони аерації й перенесення на РГВ, підвищення РГВ до 1,5 м в рік, зростання мінералізації ґрунтової води протягом 5-15 років, зменшення у вбир-ному ґрунтовому комплексі поглинутого Са2, підвищення вмісту поглинутого Mg2+ та натрію, розчинення карбонатів, підлуження ґрунтів, перерозподілу умі-

336

сту й запасів гумусу з верхнього 0-60 см шару у нижчі, вилуговування сполук (CaО, MgО, Na2O, K2O, Fe2O3) і акумуляція (SiО2, Al2O3, TiО2, MgО), зростання таких елементів як сірка, свинець, гафній, лантан, барій, нікель у профілі зро-шуваного ґрунту в порівнянні з періодом до зрошення;

- зрошувані й незрошувані землі поблизу Кривбасу мають уміст титану, заліза, міді, цинку, ванадію, свинцю вищий за ГДК і вищі за фоновий рівень для чорноземів України значення: в 6,2 раза за свинцем, 2,9 - за сіркою, 2,85 - за цинком, 2,54 - за миш'яком, 2 - за міддю, 1,62 - за цирконієм, 1,4 - за хромом, 1,21-1,54 раза - за залізом.

- на землях Первомайського району Миколаївської обл., де проводили утилізацію шахтно-ракетних комплексів, уміст важких металів хрому, миш`яку, кадмію, ртуті, свинцю, міді й цинку найвищий на поверхні ґрунту, що свідчить про свіже забруднення й перевищує ГДК для ґрунтів України за миш`яком у 3-6,3 раза, кадмієм - у 4-7,4 раза у всіх без винятку пробах 0-100 см профілю як зрошуваних, так і не зрошуваних земель.

- тривале зрошення ґрунтів ІЗС сприяло перетіканню до 80-95 мм вологи щорічно на РГВ, його стрімкому підвищенню, зміні типу водного режиму з ав-томорфного непромивного на гідроморфний промивний із переходом ґрунтів із розряду чорноземів південних у лучно-чорноземні через 10 років із початку зрошення, поступовому засоленні профілю, зниженню вмісту й запасів гумусу в орному й підорному шарах, збільшенню – в шарі 60-100 см і в метровому шарі з 235 т/га в 1957 році до 262 т/га в 2006 р. На фоні акумуляції речовин у всьому метровому профілі відзначено значне зниження оксидів кремнію на 4,66-11,47 %, збільшення вмісту оксидів кальцію і магнію, глинозему (Al2O3) у прошарку 20-60 см, що свідчить про оглеєння перезволожених ґрунтів.

- на усіх зрошуваних землях спостерігаються процеси ущільнення ґрун-тового покриву, зниження пористості, водопроникності, коефіцієнтів фільтра-ції, збільшення на глибині 60-100 см умісту мулу й глини у гранулометричному складі в порівнянні зі станом до початку зрошення;

- зрошення чорноземів південних водою оз. Сасик призвело до слабкого магнієвого осолонцювання через 4 роки зрошення, а через 11 років – середньо-го в шарі 60-100 см. Після 6 років зрошення середнє натрієве осолонцювання охоплювало всю глибину профілю й стабілізувалось у межах 5-8% під дією внесення в поливну воду фосфогіпсу й сірчаної кислоти.

3. Роль та значення дисертаційних досліджень для науки полягає в насту-пному:

- вперше не підтверджено існуючу в науковій літературі точку зору, що

337

основне водоспоживання сільськогосподарських культур формується в шарі ґрунту 0-100 см. Визначене за методом тензіометрів сумарне водоспоживання озимої пшениці й люцерни з шару 100-300 см сягає 40-,54 %, що дозволяє удо-сконалити режими зрошення, знизити поливні й зрошувальні норми та раціона-льно використовувати природні ресурси;

- вперше на основі вивчення впливу дренажно-скидних вод рисових сис-тем і виявлення накопичення біогенних речовин, залишків пестицидів і важких металів у ґрунтах та в продукції сільськогосподарських культур обґрунтовано непридатність їх прямого використання для зрошення, що відповідає завданням збереження здоров’я людини;

- вперше запропоновано концепцію поступового формування глибокого й дуже глибокого гумусового горизонту, де запаси гумусу в метровому й глиб-ших горизонтах зрошуваних ґрунтів не тільки не знижуються, а й поступово зростають за рахунок його перерозподілу з верхнього 0-60 см шару у глибші та за рахунок більш глибокої кореневої системи порівняно з незрошуваними ґрун-тами, яка на відміну від існуючої теорії, сприяє техногенно-екологічній безпеці окремих екосистем.

- удосконалено методику експресного визначення (розрахунку) хімічного складу води джерел зрошення України за лабораторним визначенням лише од-ного показника – натрію або загальної мінералізації за рівняннями регресії;

- обґрунтовано й рекомендовано найбільш придатні методи іригаційної оцінки поливної води для умов України, які не співпадають з нормами, встано-вленими нині Державним стандартом на поливну воду, що є елементом управ-ління якістю поливної води;

- на основі систематизації та узагальнення інформації щодо іригаційної якості природних вод у джерелах зрошення, комплексного оцінювання впливу тривалого зрошення на екологічний стан ґрунтів уточнена іригаційна класифі-кація природних вод України, яка передбачає заходи поліпшення хімічного складу води перед поливом і є одним із елементів управління екологічною без-пекою зрошуваних земель.

4. Вперше обґрунтовано критерії оцінки екологічної безпеки зрошуваних земель півдня України, що дозволяють прогнозувати ступінь:

- засолення верхнього шару автоморфних зрошуваних земель залежно від мінералізації й складу поливної води та тривалості зрошення за формулами ем-піричних залежностей, що забезпечує управління їх екологічною безпекою;

- вторинного засолення зрошуваних і незрошуваних гідроморфних ґрун-тів зони аерації й верхнього метрового шару залежно від рівня залягання й мі-

338

нералізації ґрунтової води за формулами емпіричних залежностей та рекомен-довано нові, більш детально розчленовані, критичні рівні залягання ґрунтових вод залежно від їх мінералізації;

- осолонцювання верхнього шару автоморфних зрошуваних земель зале-жно від мінералізації й складу поливної води та тривалості зрошення за форму-лами емпіричних залежностей як за натрієм, так і за магнієм.

- визначено причини незадовільного екологічного стану зрошуваних зе-мель і комплекс заходів їх поліпшення. Мета досліджень – створення системи управління екологічною безпекою зрошуваних земель півдня України досягну-та і всі поставлені часткові задачі вирішені повністю.

5. Основні наукові положення та висновки дисертаційної роботи доведено до рівня конкретних методичних розробок і прикладних рекомендацій, що но-сять універсальний характер і були використані в Татарбунарському управлінні зрошувальних систем при іригаційному оцінюванні й підготовці води до поли-вів в голові розподільних каналів: внесенні фосфогіпсу для підвищення концен-трації кальцію, внесенні сірчаної кислоти – для зниження рН та ліквідації соди, а також в хімічній лабораторії при експресному розрахунку хімічного складу поливної води за одним показником – традиційним визначенням натрію. Ре-зультати досліджень використано у навчальному процесі Київського націона-льного університету імені Тараса Шевченка, Університеті новітніх технологій, Державній екологічній академії післядипломної освіти та управління при роз-робленні програм й викладанні автором дисциплін «Водні та хімічні меліорації ґрунтів», «Ґрунтознавство», «Охорона вод», «Екологічний моніторинг водних об’єктів», «Екологічне нормування якості вод» які є складовими фахової підго-товки магістрів гідрологів, гідрохіміків, екологів.

6. Апробація й публікації. Основні положення дослідження доповідалися та отримали схвальну оцінку на 7 міжнародних і всеукраїнських науково-практичних конференціях. Основні положення й найважливіші результати ди-сертаційної роботи опубліковано в 141 статті, 14 - матеріалах конференцій, 3 – колективних монографіях, 3 – навчальних посібниках, 2 патентах.

7. На основі отриманих результатів дисертаційних досліджень можливо удосконалити систему управління екологічною безпекою зрошуваних земель півдня України, розробити новий Державний стандарт на поливну воду, про-гнозувати стан та ступінь засолення й осолонцювання зрошуваних ґрунтів, пе-редбачати заходи направлені на ліквідація негативних явищ на зрошуваних зе-млях, а також можуть бути застосовані в навчальному процесі вищих навчаль-них закладів з підготовки фахівців меліораторів, гідрологів, екологів.

339

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Аверьянов С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель / С.Ф. Аверьянов. - М.: Колос, 1978. – 265 с.

2. Аверьянов С.Ф. Зависимость водопроницаемости почвогрунтов от содержа-ния в них воздуха / С.Ф. Аверьянов. Докл. АН СССР. - 1949.- Т.19. - № 2. - С. 141-145.

3. Агроклиматический справочник по Одесской области. - Л.: Гидрометеоиз-дат, 1959. – 231 с.

4. Агроклиматический справочник по Херсонской области. - Л.: Гидрометео-издат, 1958. – 91 с.

5. Агрохимические методы исследования почв / Под ред. Соколова А.В. М. : Наука, 1975. – 656 с.

6. Агрохімія / За ред. М.М. Городнього. - К.: ТОВ Алефа, 2003. – 778 с. 7. Айдаров И.П. Регулирование водно-солевого и питательного режимов оро-

шаемых земель / И.П. Айдаров. - М., 1985. - 304 с. 8. Айдаров И.П. Экологические проблемы мелиорации засоленных земель /

И.П. Айдаров // Почвоведение, 1995. - № 1. С.93-99. 9. Актуальні питання збереження та відновлення степових екосистем. Матера-

ли міжнародної наукової конференції, присвяченої 100-річчю заповідника асканійського степу (Асканія-Нова, 21-23 травня 1998 р.). Асканія-Нова, 1998. – 362 с.

10. Алёкин О.А. К вопросу о химической классификации природных вод / О.А. Алёкин // Вопросы гидротехники. Ленинград,: Гидрометиздат, 1946, - 240 с.

11. Алёкин О.А. Общая гидрохимия / О.А. Алёкин. - Л.: Гидрометеоиздат, 1948. - 208 с.

12. Александрова Л.Н. Лабораторно-практические занятия по почвоведению / Л.Н. Александрова, О.А. Найдёнова. - Л.: Колос, 1976. - 280 с.

13. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его транс-формации / Л.Н. Александрова. - Л.: Колос, 1980. - 287с.

14. Александровский А.Л. Эволюция почв Восточной Европы на границе между лесом и степью / А.Л. Александровский. - Естественная и антропогенная эволюция почв. Пущино. 1988. – С.82-94.

15. Алексашкин И. В. Воздействие мелиорации на окружающие природные эко-системы Сиваша / И. В. Алексашкин. - Записки общества геоэкологов.- Сим-ферополь: Общество геоэкологов, 2007. — Вып. 9. - С. 35-38.

16. Алексеев В.Е. Способ количественного определения первичных минералов в почвах и породах методом рентгеновской дифрактометрии / В.Е. Алексеев //

340

Почвоведение. 1994. - № 1. - С. 104-109. 17. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю. В. Алексеев. -

Л.: Агропромиздат. Ленинград. отделение. 1987. - 142 с. 18. Алиев A.M. Комплексное воздействие агрохимических средств на продук-

тивность культур, плодородие почвы и их экологические функции / A.M. Алиев, Л.Н. Самойлов, Л.М. Державин. Метериалы Всероссийского сове-щания «Экологические функции агрохимии в современном земледелии». М.: ВНИИА, 2008. - с. 24-25

19. Алмазов А.М. Гидрология устьевой области Дуная / А.М.Алмазов, К. Бон-дар, Н.Ф. Вагин и др. – М.: Гидрометеоиздат, 1963. – 382 с.

20. Алмазов А.М. Гидрохимия устьевых областей рек / А.М. Алмазов. - К.: Изд-во АН УССР, 1962. - 256 с.

21. Алпатьев А.М. Влагооборот культурных растений / А.М. Алпатьев. - Л.: Гидрометеоиздат, 1954, - 248 с.

22. Алпатьев С.М. О поливных режимах сельскохозяйственных культур / С.М. Алпатьев. - Орошаемое земледелие в Европейской части СССР. М.: Колос, 1965. - С.185-189.

23. Аниканова Е.М. Влияние орошения щелочными водами разной минерали-зации на южные черноземы // Почвоведение. 1996. № 7. - С. 911-920.

24. Аниканова Е.М. Изменение реакции черноземов под влиянием орошения /Е.М. Аниканова // - Биол. науки. 1988. № 1. – С.90-94.

25. Аниканова Е.М. Процессы солеобмена в орошаемых черноземах / Е.М. Ани-канова. Орошаемые черноземы. М.: Изд-во МГУ, 1989. - С.98-122.

26. Антипов-Каратаев Н.И. Влияние длительного орошения на процессы почво-образования и плодородие почв / Н.И. Антипов-Каратаев, В.Н. Филиппова. - М.: Изд-во АН СССР, 1955. – 208 с.

27. Антипов-Каратаев Н.И. Влияние орошения на процессы почвообразования и плодородия почв степной зоны европейской части СССР / Н.И.Антипов-Каратаев, В.Н. Филлипова. - М., 1975. – 207 с.

28. Антипов-Каратаев Н.И. Мелиорация солонцов в СССР / Н.И. Антипов-Каратаев, К.П. Пак, Г.Н. Самбур, В.Н. Филиппова. - М.: Изд-во АН СССР. 1953. - 563 с.

29. Антипов-Каратаев Н.И. Методика мелиоративной оценки оросительных вод / Н.И. Антипов-Каратаев, Г.М. Кадер // М., Почвоведение, 1959, - № 2, - с. 96-100.

30. Аринушкина Э.В. Руководство по химическому анализу почв /Э.В.Аринушкина. Изд. 2-ое, переработанное и дополненное. - М. :Изд-во

341

МГУ, 1970. - 630 с. 31. Атлас почв Украинской ССР / Под ред. Н.К. Крупского и Н.Н. Полупана. -

К.: Урожай, 1979. - 160 с. 32. Бабенко Ю.А. Защита заливов Чёрного моря от загрязнения дренажными во-

дами / Ю.А. Бабенко, Б.А. Мусиенко, В.В. Стародуб. Охрана природы при проектировании мелиоративных и водохозяйственных систем: Научн. Тр. Союзводпроект. - М., 1984. - С.56-61.

33. Баер Р.А. Мелиоративно-гидрогеологические условия, западного Причерно-морья СССР / Р.А. Баер, И.В.Зеленин, Б.В. Лютаев [и др.]; - Кишинёв: Штиинца, 1979, - 183 с.

34. Базилевич Н.И. Геохимия почв содового засоления / Н.И. Базилевич. - М.: Наука, 1965. – 351 с.

35. Базилевич Н.И. Опыт классификации почв по засолению / Н.И. Базилевич, Е.И. Панкова // Почвоведение, 1968, № 11, с. 3-16.

36. Байер Р.А. Изменение почвенных и гидрогеологических условий при оро-шении в степной зоне Украины / Р.А. Баер // Мелиорация и водное хозяй-ство. 1988. № 9. - С.24-26.

37. Балюк С.А. Агрохімічні закономірності міграції та акумуляції важких ме-талів у системі зрошувальна вода – ґрунт – рослина / С.А. Балюк, М.А. За-харова. Наукові основи охорони та раціонального використання зрошуваних земель України. - К.: Аграрна наука. 2009. – С. 148-154.

38. Балюк С.А. Забруднення природних вод і грунтів біогенними елементами і фтором, шляхи його зменшення / С.А. Балюк, П.І. Кукоба, Л.О. Чаусова, Л.Г. Мірошниченко // Агрохімія і грунтознавство. - Вип. № 54, 1992. - С.25-34.

39. Балюк С.А. Землі, вилучені зі зрошення, їхній агроекологічний стан і зако-номірності ґрунтових процесів та режимів / С.А. Балюк, М.І. Ромащенко, О.А. Носоненко, А.А. Лісняк. Наукові основи охорони та раціонального ви-користання зрошуваних земель України. - К.: Аграрна наука. 2009. - С. 194-210.

40. Бараков Р. Ю. Використання хітозанвмісних сполук в якості екологічно чи-стих сорбційних матеріалів /Р. Ю. Бараков, Т. В. Солодовніков. Регіональні екологічні проблеми Черкащини в контексті переходу до збалансованого ро-звитку України: матеріали V Обласної молодіжної наук.-практ. конф. - Чер-каси . Вертикаль. 2009. - С 10-11.

41. Баякина В.П. Растворимость гипса в оросительной воде разного состава // Предупреждение и ликвидация заболачивания и засоления орошаемых зе-мель / В.П. Баякина. - М. : ВНИИГиМ, 1989, - с. 119-123.

342

42. Бедусенко М.И. О выносе пропанида возвратными водами рисовых ороси-тельных систем / М.И. Бедусенко, А.А.Верниченко, А.И. Загула [и др.]; // Проблемы охраны вод. Харьков : ВНИИВО, 1974. - Вып. 5. - С.28-35.

43. Безднина С.Я. Критерии и показатели качества воды в сельскохозяйст-венном водопользовании / С.Я. Безднина // Вестник с.-х. науки , 1984, - №4. - С. 70-73.

44. Безель В. С. Химическое загрязнение среды: вынос химических элементов надземной фитомассой травяной растительности / В. С. Безель, Т. В. Жуйко-ва // Экология, 2007. - № 4. – С. 259-267.

45. Безуглова О.С. Потеря гумуса в почвах Ростовской области / О.С. Безуглова, З.В.Звягинцева, Н.В. Горяинова // Почвоведение. 1995. №2. – С.175-183.

46. Берестецкий О.А. Методы определения токсичности почв /О.А. Берестец-кий. Микробиологические и биохимические исследования почв. Материалы научной конференции по методам микробиологических и биохимических исследований почв, состоявшейся в г. Киев 28-31 октября 1969 г. - Киев : Урожай, 1971. – С. 239-243.

47. Біоенергетичні зрошувані агроекосистеми, науково-технічне забезпечення аграрного виробництва (Південний степ України) / За ред. Тараріко Ю.О. К. ДІА, 2010. – 88 с

48. Богомолов Ю.Г. Изменение гидрогеологических условий под влиянием ме-лиорации / Ю.Г. Богомолов, В.Ф. Жабин, В.Х. Хачатрьян. - М.: Наука, 1980. -163 с.

49. Бондарчук В.Г. Геологія України / В.Г. Бондарчук. - К.: Академія наук УРСР. 1959. - 832 с.

50. Борисов В. А. Особенности овощных культур и приемы получения экологи-чески безопасной продукции / В. А. Борисов // Картофель и овощи. 2009. - № 8. - С. 12-13.

51. Брагинский С.М. Пестициды и жизнь водоёмов / С.М. Брагинский. - Киев : Наукова думка, 1972. - 227 с.

52. Бреслер Э. Солончаки и солонцы. Принципы - динамика – моделирование / Э. Бреслер, Б.Л.Макнил, Д.Л. Картер. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 296 с.

53. Буданов М.Ф. Влияние орошения минерализованными водами на почвы / М.Ф. Буданов //Научные труды УкрНИИГиМ. Выпуск 77/3. - Киев. 1956. - С. 77-109.

54. Буданов М.Ф. Влияние продолжительного орошения на почвы массива Камянецкий под // Научные труды Камьянецко-Днепровской исследователь-ской мелиоративной станции / М.Ф. Буданов, Г.П. Куденко. - Киев: УАСГН,

343

1960. Т.1. – С. 93-104. 55. Буданов М.Ф. Вплив зрошення на грунтові та гідрогеологічні умови Інгу-

лецького масива / М.Ф. Буданов, І.К. Мошинська // Зрошення, вип. 81/7. Держсільгоспвидав УРСР, 1962. - С.4-27.

56. Буданов М.Ф. Поради по контролю за якістю зрошувальних вод / М.Ф. Бу-данов. - К., друк. МСГ УРСР, 1959, - 20 с

57. Буданов М.Ф. Система и состав контроля за качеством природных и сточных вод при использовании их для орошения. - К.: Урожай, 1970. - 48 с.

58. Булкин В.С. Микроэлементный состав грунтов и растительности заповедни-ка Аскания-Нова / В.С. Булкин, И.А. Малюк, А.Ф. Огородник, В.В. Тришин, П.Я. Феденко. - Киев. НАН України. Інститут ядерних досліджень,1994. - 23 с.

59. Бутов В.М. Вплив основного удобрення на врожайність цукрового буряку в умовах зрошення / В.М. Бутов, В.О. Порудєєв // Зрошуване землеробство: міжвід. темат. наук. зб. — Херсон, 2009. — Вип. 51. — С 75-78.

60. Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почв / А.Ф. Ва-дюнина, З.А. Корчагина. - М.: Агропромиздат. 1986. – 418 с.

61. Ванеев И.Н. Способ оценки качества почвенного покрова экосистем / И.Н. Ванеев, Д.А. Букреев // Почвоведение. 1993. - № 9. - С.82-86.

62. Василенко М.Г. Застосування біологічних препаратів – шлях до екологізації агропромислового виробництва / М.Г. Василенко. Структура перебудови та екологізація економіки в контексті переходу України до збалансованого ро-звитку. Матеріали Українського екологічного конгресу. 10-11 грудня 2009 р. - К.: Всеукраїнська екологічна ліга, 2009. – С.94-98.

63. Веденьков Е.П. О восстановлении естественной растительности на юге степной Украины / Е.П. Веденьков. - Аскания-Нова, 1997. - 20 с.

64. Ведомственные строительные нормы Украины. Организация и ведение эко-лого-мелиоративного мониторинга. Часть 1 - орошаемые земли. ВБН 33-5.5-01-97. - Киев. 1997, - 56 с.

65. Веклич М.Ф. Опорные геологические разрезы антропогена Украины. Ч.1. /М.Ф. Веклич. - Киев: Наукова думка, 1967. (22)

66. Вернадский В.И.Труды по биогеохимии и геохимии почв / В.И. Вернадский. - М.: Наука, 1992. – 435 с.

67. Вернандер Н.Б. Почвы подов юга Украины / Н.Б. Вернандер // Почвоведе-ние, 1957. № 4. – С.10-19.

68. Вернандер Н.Б. Почвы УССР / Н.Б. Вернандер, М.М. Годлин, Г.Н. Самбур, С.А. Скорина. - К.: Урожай, 1956. – 319 с.

344

69. Верниченко А.А. Об уменьшении остатков гербицидов группы 2,4-Д в воз-вратных водах орошения риса / А.А. Верниченко, А.И. Затула, В.Г. Ковтун [и др.]; // Проблемы охраны вод. – Харьков: ВНИИВО, 1974. Вып. 5. - С.36-40.

70. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах / А.П. Виноградов. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. – 228 с.

71. Вихованец Г.В. Физико-географические условия формирования берегов и дна лиманов Тузловской группы на побережье Черного моря / Г.В. Вихова-нец // Вісник Одеського національного університету. 2009. - Т.14. Випуск 16. Географічні та геологічні науки. - С.42-58

72. Вишневский В.І. Антропогенні зміни річкового стоку Дністра / В.І. Виш-невский // Мелиорация и водное хозяйство. - Киев, 1994. - Вип. 81, - с. 55-63.

73. ВНД 33-5,5-02.97. Якість води для зрошення. Екологічні критерії. Введ. у дію з 01.04.1998 р.

74. Водне господарство в Україні / За ред. А.В. Яцика, В.М. Хорєва. - К.: Генеза, 2000. – 456 с.

75. Водно-болотні угіддя України. Довідник /Під ред. Марушевського Г. Б., Жа-рук І. С. — К.: Чорноморська программа Ветландс Интернешнл, 2006. — 312 с., 16 кольорових ілюстрацій.

76. Войнова-Райкова Ж. Микроорганизмы и плодородие / Ж. Войнова-Райкова, В. Ранков, Г. Ампова. - М.: Агропромиздат, 1986. – 120 с.

77. Волкова Е.С. Влияние длительного последействия тяжелых металлов на ток-сичность почвы при использовании некоторых систем удобрений / Е.С. Вол-кова Метериалы Всероссийского совещания «Экологические функции агро-химии в современном земледелии». М.: ВНИИА, 2008. – С. 53-56.

78. Волобуев В.Р. Расчет промывки засоленных земель / В.Р. Волобуев. - Баку: Изд-во АН АзССР, 1975. - 95 с.

79. Воробьёва Л.А. Химические равновесия и интерпретация результатов анали-за почв / Л.А Воробьёва. / Почвоведение // 1996. - № 8. - С. 968-971.

80. Воробьёва Л.А. Щелочность почв: показатели, структура, природа / Л.А. Воробьёва // Почвоведение, 1993. № 5. - С. 21-28.

81. Ворона Л.І. Використання ґрунтів, забруднених важкими металами / Л.І. Во-рона, Г.М.Кочик, Ю.А. Нетреба / Зб. наук. праць Націон. наук центру «Ін-ститут землеробства УААН» // - Київ, 2009. Спецвипуск. – С. 100-108.

82. Воронин А.Д. Основы физики почв / А.Д. Воронин. - М.: Изд-во МГУ, - 1986. – 243 с.

83. Врочинский К.К., Применение пестицидов и охрана окружающей среди /

345

К.К. Врочинский, В.Н. Маковский. К., Вища шк., 1979, - 209 с. 84. Впровадження Європейських стандартів і нормативів у Державну систему

моніторингу довкілля України : наук.-метод. посіб. / О.І. Бондар, Є.М. Варламов, Т.Ф. Жуковський, І.М. Браєвичта ін. //Державний еко-логічний інститут. – К. : Інрес, 2006. – 262 с.

85. Гамалей В.І. Застосування методу біологічного тестування в агроекології / В.І. Гамалей, С.Г. Корсун. Вісник аграрної науки, 1997. № 12. - С. 53-55.

86. Гаррелс Р.М. Растворы, минералы, равновесия / Р.М. Гаррелс, Ч.Л. Крайст. - М.: Изд-во МГУ, 1986. – 102 с.

87. Гедройц К.К. Избранные научные труды / К.К. Гедройц. - М.: Наука, 1975. - С. 130-171.

88. Гедройц К.К. Избранные сочинения. Химический анализ почвы / К.К. Гедройц. М.: Госсельхоз, 1955. - Т.2. - 615 с.

89. Гедройц К.К. Учение о поглотительной способности почв / К.К. Гедройц. - Пг.: Ред.-издат. Комис. Наркрмзема, 1922. - 55 с.

90. Геннадиев А.И. Почвы и время: модели развития / А.И.Геннадиев. - М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1990. - 229 с.

91. Гидробиологические исследования Дуная и придунайских водоемов. - К.: Наукова Думка. 1987. – 148 с.

92. Гидрогеология СССР. Т.5. Украинская ССР. - М. Недра, 1971. – 614 с. 93. Гидрогеология СССР. Т.6. Донбасс. - М. Недра, 1971. – 480 с. 94. Гидрогеология СССР. Т.8, Крым. - М.: Недра, 1970. – 364 с. 95. Глазовская М.А. Гумус в глубоких горизонтах почв атмосферного увлажне-

ния на рыхлых континентальных отложениях / М.А. Глазовская // Почвове-дение, 2002. - № 5. - С.517-530.

96. Глазовская М.А. Денудационно-аккумулятивные структуры почвенного по-крова как формы проявления педолитогенеза / М.А. Глазовская // Почвове-дение, 2000. - № 2. - С.134-147.

97. Глазовская М.А. Теория геохимии ландшафтов в приложении к изучению техногенных потоков рассеяния и анализу способности природных систем к самоочищению / М.А. Глазовская. Техногенные потоки веществ в ландшаф-тах и состояние экосистем. - М. 1981. - С. 7-41.

98. Глобус А.М. Почвенно-гидрофизическое обеспечение агроэкологических математических моделей / А.М.Глобус. - Л.: Гидрометеоиздат. 1987. – 427 с.

99. Глобус А.М. Экспериментальная гидрофизика почв / А.М.Глобус. - Л.: Гид-рометеоиздат. 1969. – 355 с.

100. Глобус А.М. Влияние длительности и характера землепользования на

346

свойства обыкновенного чернозема / А.М. Глобус, О.К. Туленинова // Поч-воведение, 2000. - № 2. – С.220-223.

101. Гоголев А.И. Содержание тяжелых металлов и некоторых редко земель-ных элементов в орошаемых чернозёмах юго-западной части Украины. / А.И. Гоголев, В.А. Краснюк // Вісник аграрної науки, 1998. - № 4. - С. 58-61.

102. Гоголев И.Н. Изменение вещественного состава силикатной части южных черноземов под влиянием орошения / И.Н. Гоголев, С.П. Поздняк, Н.И. Вар-диашвили, В.И. Медвецкий // Бюл. Почв. Ин-та им.В.В.Докучаева. Віп. ХVІІ. Влияние орошения на черноземы европейской части СССР. - М., 1977. – С. 44-53.

103. Гоголев И.Н. Орошаемые чернозёмы и тёмно-каштановые почвы юга Украины и управление их водно-солевым режимом и плодородием / И.Н. Гоголев, Р.А. Баер // Пробл. почвоведения. - М.: Наука. 1985. - с. 51-62.

104. Голованов А.И. Оптимизация режимов орошения черноземов / А.И. Го-лованов // Почвоведение. 1993. - № 6. – С.79-84.

105. Головачёв Е.А. О закономерностях действия кальций содержащих соеди-нений на плодородие почв / Е.А. Головачёв // Агрохімія і грунтознавство. Вип. - № 55, 1992. - С.3-11.

106. Головченко Ю.Г. Некоторые особенности гидрохимического режима почвогрунтов зоны аэрации на орошаемых землях юга Украины / Ю.Г. Го-ловченко, В.Н. Лесничий, П.С. Лозовицкий. ЦБНТИ, Экспресс-информация Минводхоза СССР, серия 1, вып. 4, 1981. - С. 20-27.

107. Гопченко Є.Д. Водные ресурсы северо-западного Причерноморья (в есте-ственных и нарушенных антропогенной деятель-ностью условиях) / Є.Д. Гопченко, Н.С. Лобода. - К. КНТ, 2005. - 192 с.

108. Горбач Н.М. Оценка качества оросительной воды по активности в ней натрия и кальция / Н.М. Горбач // Мелиорация и водное хоз-во, - К., - № 45, 1979, - с. 3-7.

109. Горбунов Н.И. Высокодисперсные минералы и методы их изучения / Н.И. Горбунов. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. – 303 с.

110. Горбунов Н.И. Минералогия и физическая химия почв / Н.И. Горбунов. - М.: Науа, 1978. – 296 с.

111. ГОСТ 26107-84. Почвы. Методы определения общего азота. М.; Изд-во стандартов, 1984. – 8с. Введен 01.01.85.

112. ГОСТ 26204-91. Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Чирикова в модификации ЦИНАО. Введен 01.07.93.

113. ГОСТ 26205-91. Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и

347

калия по методу Мачигина в модификации ЦИНАО. М.; Изд-во стандартов, 1992. – 8 с.

114. ГОСТ 26213-84. Почвы. Определение гумуса по методу Тюрина в моди-фикации ЦИНАО. М.; Изд-во стандартов, 1984.

115. ГОСТ 26261-84. Почвы. Методы определения валового фосфора и вало-вого калия. М.; Изд-во стандартов, 1984 – 11с.

116. ГОСТ 26423-85 – ГОСТ 26428-85. Почвы. Методы определения катионно-анионного состава водной вытяжки. М.; Изд-во стандартов, 1985. – 39 с.

117. ГОСТ 26424-85. Почвы. Методы определения ионов карбоната и бикар-боната в водной вытяжке. Введен с 01.01.86 до 01.01.96.

118. ГОСт 26425-85. Почвы. Методы определения иона хлорида в водной вы-тяжке. Введен с 01.01.86 до 01.01.96.

119. ГОСТ 26426-85. Почвы. Методы определения иона сульфата в водной вы-тяжке. Введен с 01.01.86 до 01.01.96.

120. ГОСТ 26427-85. Почвы. Методы определения натрия и калия в водной вытяжке. Введен с 01.01.86 до 01.01.96.

121. ГОСТ 26428-85. Почвы. Методы определения кальция и магния в водной вытяжке. Введен с 01.01.86 до 01.01.96.

122. ГОСТ 26483-85 – ГОСТ 26490-85. Почвы. Методы определения рН соле-вой вытяжки, обменной кислотности, обменных катионов, содержания нит-ратов, обменного аммония и подвижной серы методами ЦИНАО. М.; Изд-во стандартов, 1985.- 46с.

123. ГОСТ 26484-85. Почвы. Метод определения обменной кислотности. Вве-ден с 01.07.86 до 01.07.96.

124. ГОСТ 26487-85. Почвы. Определение обменного кальция и обменного (подвижного) магния методами ЦИНАО. Введен с 01.07.86 до 01.07.96.

125. ГОСТ 26488-85. Почвы. Определения нитратов по методу ЦИНАО. Вве-ден с 01.07.86 до 01.07.96.

126. ГОСТ 26950-86.Почвы. Метод определения обменного натрия. М.; Изд-во стандартов, 1986. – 6с.

127. ГОСТ 26951-86. Почвы. Определение нитратов ионометрическим мето-дом М.; Изд-во стандартов, 1986. –7с. Введен с 01.07.87 до 01.07.92.

128. Градусов В.П. Минералы смешаннослойной структуры в почвах. М.: Наука, 1976. 128 с.

129. Граковский В.Г. Оценка загрязнения почв Челябинской области тяжелы-ми металлами и мышьяком / В.Г. Граковский, А.С. Фрид, С.Е. Сорокин, П.А. Тимохин // Почвоведение, 1997, - № 1, - с. 88-95.

348

130. Гринь Ю.І., Штангей А.І., Рева ОА. Екологічна безпека зрошення до-щувальними машинами / Ю.І.Гринь, А.І. Штангей, ОА. Рева // Меліорація і водне господарство: міжвід. темат. наук. зб. К., 2008. — Вип. 96. — С 170-180.

131. Гришина Л.А. Гумусообразование и гумусное состояние почв / Л.А. Гри-шина. - М.: Изд-во МГУ, 1986. – 242 с.

132. Гришина Л.А. Трансформация органического вещества почв / Л.А. Гри-шина, Г.Н. Копцик , М.И Макаров. - М. Из-во МГУ, 1990. – 88с.

133. Гродзинский А.М. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ / А.М. Гродзинский. - Киев: “Наукова думка”, 1965. - 244 с.

134. Гродзинський М.Д. Основи ландшафтної екології / М.Д. Гродзинський. - К.: Либідь, 1993. - 224 с.

135. Груша В. В. Вплив сполук Zn i Mn на зниження надходження радіонуклідів «7cs i 90sr ta піодуктивність рослин / В. В.Груша, І. М. Гудков //Науковий вісник Ужгородського університету. Сер. Біологія. 2006. - Вил. 24. – С. 149-151.

136. Губіна В.Г. Шахтні води Кривбасу та їхній вплив на природне водне се-редовище / В.Г. Губіна // Пріоритети збалансованого (сталого) розвитку України. Матеріали Українського екологічного конгресу 27-28 жовтня 2008 р. Ч.1. - Київ: Всеукраїнська екологічна ліга, 2008. – С.357-362.

137. Дегтярёва Е.А. Почвенные актиномицеты как потенциальные биофунги-циды / Е.А. Дегтярёва, К.А. Виноградова, А.В. Александрова [и др.] // Вест-ник Московского университета. Сер. Почвоведение. — 2009. —№ 2. — С. 22-26.

138. Денисов Н.Я. О природе просадочных явлений в лессовидных суглинках / Н.Я. Денисов. - М. Сов. Наука, 1946, - 176 с.

139. Державний стандарт України. Якість природної води для зрошення. Аг-рономічні критерії. ДСТУ 2730-94. Введений з 1.01.1995 р. 14 с.

140. Десятник Л. М. Агроекологічне обґрунтування відновлення родючості ґрунту та одержання стабільних урожаїв озимої пшениці в південно-східній ча-стині степу України / Л. М. Десятник, В. І. Чабан, Д. А. Коцюбан // Екологічні питання співіснування людина-рослина: Матеріали Всеукраїнської наук.-практ. конференції. — К.: Центр екологічної освіти та інформації, 2009. — С 149-153.

141. Дехтяренко О. М., Визначення впливу хлорорганічних пестицидів на ґрунтові екосистеми / О. М. Дехтяренко, Л. А. Пилипенко, В. М. Ісаєнко //Агроекологічний журнал, 2007. — № 2. — С. 57-61.

349

142. Джакипбеков Ж.К. Использование дренажно-сбросных вод рисовой си-стемы Кзылкумского массива для орошения хлопчатника / Ж.К. Джакипбе-ков // Экспресс-информация. Сер. 1, вып. 4, М., 1982, ЦБНТИ Минводхоза СССР, - с. 27-34.

143. Дзекунов Н.Е. Термодинамические методы изучения водного режима зо-ны аэрации / Н.Е. Дзекунов, И.Е. Жернов, Б.А. Файбишенко. - М.: Недра, 1987. – 176 с.

144. Добровольский В.В. Ландшафтно-геохимические критерии оценки за-грязнения почвенного покрова тяжелыми металлами / В.В. Добровольский // Почвоведение. 1999. - №5. – С.639-645.

145. Довідник з агрохімічного та агроекологічного стану грунтів України / за ред. Б.С. Носка, Б.С. Пристера, М.В. Лободи. - К.: Урожай, 1994. - 336 с.

146. Докучаев В.В. Русский чернозем / В.В. Докучаев. Сочинения. - М.: Изд-во Академии наук СССР, 1989.Т.3. – 620 с.

147. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А.Доспехов. - М.: Агропром-издат, 1985. - 351 с.

148. Дренажные системы в зоне орошения /Авторы: И.Г. Бугай, И.Г. Виногра-дов, В.В. Внучков [и др.]; Под ред. А.Я. Олейника. - К.: Урожай, 1986. - 192 с.

149. Дубовик В.А. Миграция тяжелых металлов в системе почва – листья – плоды яблунь / В.А. Дубовик // Доклады Российской академии сельскохо-зяйственных наук. 2009. - № 5. – С. 35-37.

150. Дудченко В.Д. Вплив біогенних елементів на процеси евтрофікації во-дойм басейну р. Ворскли у 2002-2006 рр. / В.Д. Дудченко // Бібліотека Все-укр. екол. ліги. Серія «Стан навколишнього середовища». 2007. - № 12 (48). - С.27-29.

151. Дыханов Н.И. Различия в химической устойчивости изомеров ДДТ и ве-роятности накопления их остатков в водоёмах / Н.И.Дыханов, И.А. Собина // Проблемы охраны вод. - Харьков, 1974. - Вып. 5. - С. 91-100.

152. Дыханов Н.И. Стратегия защиты водных объектов от загрязнения пести-цидами и удобрениями / Н.И. Дыханов // Проблемы охраны вод. - Харьков, 1978. -Вып. 9. - С. 85-91.

153. Евдокимова Т.Н. Изменения свойств чернозема типичного под влиянием сельскохозяйственного использования / Т.Н. Евдокимова, Э.В. Тишкина // Почвоведение, 1999. - № 5. – С. 652-660.

154. Егоров В.В. Об орошении черноземов / В.В. Егоров // Почвоведение. 1984. - № 12. – С.142-161.

350

155. Екологічна оцінка якості поверхневих вод суші та естуаріїв України: Ме-тодика. КНД 211.1.4.010.94.-К., 1994, - 37 с.

156. Жернов И. Е. Определение движения влаги в зоне аэрации на основе тео-рии потенциала влаги / И. Е. Жернов, Н.Н. Муромцев // Инженерные изыс-кания в строительстве. Серия 11, вып.2., М., 1972. - С. 12-15.

157. Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв / Ф.Р. Зайдельман. - М.: Изд-во МГУ, 2003. – 448 с.

158. Зайцев В.Б. К вопросу о водообеспечении культуры риса / В.Б. Зайцев // Водные ресурсы. 1982. - № 1. - С.46-53.

159. Зайцева Р.И., Изменение состава и концентрации растворов сульфата натрия в почвенных порах / Р.И. Зайцева, Н.Г. Минашина, И.И. Судницын // Почвоведение. 1996. - № 7. – С.833-838.

160. Запольський А К. Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод / А К. Запольський, Н. А. Мішкова-Клименко, І. М. Астрелін, М. Т. Брик, П. I. Гвоздяк, Т. В. Князькова. - К.: Лібра, 2000. - 552 с.

161. Заришняк А.С. Оптммзація системи землеробства в умовах зрошення південного регіону України / А.С. Заришняк, В.Є. Дмшлюк, В.І. Нікішенко // Вісник аграрної науки. — 2009. - № 9. – С. 10-15. 162. Зборищук Н.Г. Образование и свойства ирригационных корок на черно-

зёмах / Н.Г. Зборищук, Т.Я. Дронова, Т.В. Попова // Почвоведение, 1987, - № 12, - с. 72-80.

163. Землі Інгулецької зрошувальної системи: стан та ефективне їх викори-стання. 2010. Херсон – 360 с.

164. Зинковская Т.С. Экологические функции агрохимических средств при со-здании оптимального агроландшафта / Т.С. Зинковская // Метериалы Все-российского совещания «Экологические функции агрохимии в современном земледелии». - М.: ВНИИА, 2008. – С. 228-230.

165. Золотун В.П. Изменение некоторых физических свойств темно-каштановых почв Нижнего Приднепровья за 30 лет орошения / В.П. Золотун, Л.К. Ленец, Г.И. Захарченко, К.М. Кухтеева // Тр. Кишиневского СХИ. 1973. - Вып. 99. – С.49-56.

166. Зонн С.В. Железо в почвах / С.В. Зонн. - М.: Наука, 1982. – 192 с. 167. Иваницкий В.В. Фосфогипс и его использование / В.В. Иваницкий, П.В.

Классен, А.А. Новиков [и др.]; - М.: Химия, 1990. – 224 с. 168. Иванов И.В. Эволюция почв степной зоны в голоцене / И.В. Иванов. - М.:

Наука, 1992. – 144 с. 169. Иванов П.А. Кислотно-основные свойства почвы и качество зерна пше-

351

ницы при полимерной мелиорации / П.А. Иванов, Е.Н. Кузин // Плодородие. 2009. - № 2. — С. 38-39.

170. Иванова Е.Н. Классификация почв СССР / Е.Н. Иванова. - М.: Наука, 1976. – 227 с.

171. Ивашов П.В. Биогеохимия внутрипочвенного выветривания / П.В. Ива-шов. - М.: Наука, 1993. – 379 с.

172. Изменение мелиоративно-гидрогеологических условий водораздельных массивов под влиянием орошения / Коллектив авторов под руководством В.Г. Ткачук. - К., Урожай, 1970. - 248 с.

173. Ильин Р.С. Происхождение лессов /Р.С. Ильин. - М.: Наука, 1978. – 236 с. 174. Ільченко Ю.О. Основні джерела забруднення ґрунтів / Ю.О. Ільченко //

Регіональні екологічні проблеми Черкащини в контексті переходу до збалан-сованого розвитку України. Матеріали V обласної молодіжної науково-практичної конференції. - Черкаси: Вертикаль. Вид. ПП Кандич С.Г., 2009. – С. 44-48.

175. Інструкція по оперативному розрахунку поливних режимів та прогноз поливів сільськогосподарських культур за дефіцитом вологозапасів. - Хер-сон: Херсонська обласна організація ВЕЛ. 2010. - 33 с.

176. Ісаєнко В. М. Моніторинг іметодивимірюванняпараметрівнав-колишньогосередовища/ В. М. Ісаєнко, Г. В. Лисиченко, Т. В. Дудар, Г. М. Франчук, Є. М. Варламов.Навчальнийпосібник.–К.:НАУ-друк.2009.–312с.

177. Кабата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. - М.: Мир, 1989. – 439 с.

178. Каленюк С.М. Вплив багаторічного зрошення і дренажу на фізико-хімічні властивості і засоленість грунтів в умовах поливу мінералізованими водами / С.М. Каленюк // Вісник аграрної науки. 1995, - № 1. - С. 42-47.

179. Каленюк С.М. Основні причини зниження родючості грунтів чорнозем-ного типу. / С.М. Каленюк // Меліорація і водне господарство, № 85, - К. “Аграрна наука”, 1998, - с. 76-82.

180. Каленюк С.М. Ефективність штучного дренажу в умовах багаторічного зрошення на прикладі Вище-Тарасівської зрошувальної системи / С.М. Ка-ленюк, П.С. Лозовіцький // Меліорація і водне господарство. 2001. Вип. 87. - С.91-101.

181. Каленюк С.М. Вплив багаторічного зрошення і дренажу на фізико-хімічні властивості і засоленість грунтів в умовах поливу мінералізованими підзем-ними водами / С.М. Каленюк, Д.П. Савчук, В.В. Кузьмінський // Віник аг-

352

рарної науки, 1995. - № 1. – С.42-47. 182. Кац Д.М. Влияние орошения на грунтовые воды / Д.М. Кац. - М.: Колос,

1976. – 262 с. 183. Качинский Н.А. Физика почв / Н.А. Качинский. - М.: Высшая школа.

1965. – 324 с. 184. Кивер В.Ф. Водозберігаючі режими зрошення при вирощуванні кукуруд-

зи / В.Ф. Кивер, Д.М. Онопрієнко // Вісник аграрної науки, 1998. - № 7. – С. 55-58.

185. Кизяков Ю.Є. Процеси засолення і осолонцювання зрошуваних грунтів / Ю.Є. Кизяков // Родючість грунтів: Моніторинг та управління. - К. :Урожай, 1992. - С.62-79.

186. Кирейчева Л.В. Изменение состава и свойств чернозёмов при орошении /Л.В. Кирейчева, Л.А. Воронина// Гидротехника и мелиорация, 1987, - № 10, - с. 50-53.

187. Кириенко Т.Н. Оценка влияния орошения на плодородие черноземов степного Крыма / Т.Н. Кириенко, В.И. Бовсуновский, О.И. Жовтоног, С.В. Горбатенко // Мелиорация и водное хозяйство. - Киев, Урожай, Вып. 74, 1991. - С.3-6.

188. Ківерський Л. Молібден у житті рослин та забезпеченості людства білком / Л. Ківерський, С. Полянчиков // Зерно. — 2009. — № 4. — С 25-26.

189. Клімат України / За ред.. В.М. Ліпінського, В.А. Дячука, В.М. Бабіченко. - Київ. Видавництво Раєвського, 2003. - 343 с.

190. Коваленко П.І. Раціональне використання води на меліорованих землях / П.І. Коваленко, Ю.О. Михайлов. - К.: Урожай, 1986. - 175 с.

191. Коваленко П.І. Раціональне використання води при зрошенні / П.І. Кова-ленко, Ю.О. Михайлов. – К.: Аграрна наука, 2000. – 155 с.

192. Ковальов M.M. Динаміка забруднення ґрунтів солями важких металів по районах Кіровоградської області / M.M. Ковальов, О.А. Кигим, В.О. Дронін, К.М. Бреднякова, Т.І. Стеценко // Зб. тез доповідей І Всеукраїнської науково-практичної конференції «Екологічні проблеми сучасності» (2-4 жовтня 2007 р., м. Кіровоград). Кіровоград.: 2007. С. 12-16

193. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова / В.А.Ковда. - М.: Наука, 1985. – 263 с.

194. Ковда В.А. Качество воды, плодородие орошаемых почв и солеустойчи-вость растений / В.А.Ковда // В кн. Водный режим растений в засушливых районах СССР. М., АН СССР, 1961, с.60-86.

195. Ковда В.А. Основы учения о почвах / В.А.Ковда. - М.: Наука, 1973. - Т.1.

353

– 448 с.- Т.2. - 468 с. 196. Ковда В.А. Проблема использования минерализованных вод/ В.А.Ковда

// В сб. Союзводпроэкт, № 53, - М., 1980, - с. 3-8. 197. Ковда В.А. Проблемы борьбы с опустыниванием и засолением орошае-

мых почв / В.А.Ковда. - М.: Колос, 1984. – 302 с. 198. Ковда В.А. Происхождение и режим засоленных почв / В.А.Ковда. - М.,

Л. Наука, 1946. - Т.1. – 537 с. 199. Ковда В.А. Прошлое и будущее чернозёмов / В.А.Ковда // Русский черно-

зём 100 лет после Докучаева. - М.: Наука, 1973. - с.253-280. 200. Коковіхін СВ. Актуальні проблеми диференціації способів зрошення на

сучасному етапі розвитку землеробства / С.В. Коковіхін, О.І. Головацький // Зрошуване землеробство: міжвід. темат. наук. зб. - Херсон, 2009. - Вип. 51. – С. 15-20.

201. Колпаков В.В. Сельскохозяйственные мелиорации / В.В. Колпаков, И.П. Сухарев. - М. Агропромиздат, 1988. – 319 с.

202. Кононова М.М. Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения / М.М. Кононова. - М.: АН СССР. 1963. – 314с.

203. Константинов А.Р. Испарение в природе / А.Р. Константинов. - Л.: Гид-рометеоиздат, 1968. – 532 с.

204. Константинов А.Р. Исследование режима испарения с сельскохозяйст-венных полей / А.Р. Константинов // Тр. ГГН. - Л.: Гидрометиздат, 1961, вып. 91. – С.79-109.

205. Корж А.М. Динамика засоления почв в условиях орошения / А.М. Корж // Водное хозяйство, Киев, 1966. - Вып. 6, - с.79-83.

206. Корж А.М. Осолонцевание почв при орошении минерализованными во-дами / А.М. Корж // Водное хозяйство, - К., 1966. - Вып. 4. - С.113-120.

207. Корн Г. Справочник по математике / Г.Корн, Т. Корн. - М.: Наука, 1984, - 831 с.

208. Костин И.С. Режим орошения сельскохозяйственных культур в зависимо-сти от глубины залегания слабоминерализованных грунтовых вод / И.С. Ко-стин. - Тр. Волжского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации. - Саратов, - т.1, 1970. – С. 372-388.

209. Костяков А.И. Основы мелиорации / А.И. Костяков. - М., Сельхозиздат, 1960. - 622 с.

210. Кочетков А.П. Расчет режима орошения в Западной Сибири с помощью биологических коэффициентов / А.П. Кочетков. // Гидротехника и мелиора-ция, 1980, - № 2, - с. 34-36.

354

211. Краев В.Ф. Инженерно-геологическая характеристика пород лессовой формации Украины / В.Ф. Краев. - К.: Наукова думка, 1971, - 228 с.

212. Крайкова Л.Н. Гербициды диурон и атразин в дренажных каналах Чар-джоуского оазиса / Л.Н. Крайкова // Проблемы охраны вод. - Харьков : ВНИИВО, 1973. Вып. 4. – С.18-30.

213. Крамаров С.М. Экологическая оценка методов расчета доз удобрений на планируемый урожай в агроценозах ярового ячменя и озимой пшеницы / С.М. Крамаров, С.В. Красненков, Т.Ф. Яковишина, Л.Н. Токмакова // Агро-екологічний журнал. 2003. - № 4. – С. 24-28.

214. Крейда Н.Л. Влияние орошения на физические свойства чернозёмов Одесской области / Н.Л. Крейда, Н.И. Ладова // Почвоведение. № 7, 1984, с. 74-80.

215. Крупенников И.А. Вопросы оглинивания черноземов Придунайского ре-гиона / И.А. Крупенников, Э.Е. Скрябина // Почвоведение. 1976. - № 11. – С. 23-29.

216. Крупский Н.К О содержании гумуса в почвах Украины / Н.К. Крупский, В.П. Кузьмичев, О.Г. Деревянко // Почвоведение. 1970. - № 6. – С.5-17.

217. Крупский Н.К. Методика определения активности ионов натрия в почве / Н.К. Крупский, А.М. Александрова, Ю.И. Лапкина // Тезисы докладов на ІІІ Всесоюзном делегатском съезде почвоведов. – Тарту, 1966. – С.67-68

218. Крупский Н.К. Уровни активности ионов натрия, кальция и их соотноше-ние в малонатриевых солонцовых почвах / Н.К. Крупский, Л.А. Чаусова, А.М. Александрова // Почвоведение. 1983. - № 9. – С.33-41.

219. Кузнецов М.С. Эрозия и охрана почв / М.С. Кузнецов, Г.П. Глазунов. - М.: Изд-во МГУ, 2004. – 352 с.

220. Кукоба П.И. Влияние орошения на физические свойства темно-каштановых почв Северного Крыма / П.И. Кукоба, С.А. Балюк // Почвове-дение, - № 4, 1983, - С. 91-97.

221. Кукоба П.И. Закономерности почвообразования при орошении и агроме-лиоративные приёмы повышения плодородия почв Украины / П.И. Кукоба, С.А. Балюк, В.Я. Ладных, А.А. Чаусова. // Сб. Проблемы охраны, рацио-нального использования и рекультивации чернозёмов. М.: Наука, 1989, - С. 20-32.

222. Куликова А.Х. Оптимизация круговорота биогенных элементов и воспро-изводство почвенного плодородия в земледелии лесостепи Поволжья при использовании осадков городских сточных вод под сидерат / А.Х. Куликова, Н.Г. Захаров, С.В. Шайкин // Метериалы Всероссийского совещания «Эко-

355

логические функции агрохимии в современном земледелии». - М.: ВНИИА, 2008. – С. 121-122.

223. Кульбіда М.І. Глобальне потепління клімату та частота стихійних явищ в Україні / М.І. Кульбіда, М.Б. Барабаш [та ін.]; Україна: географічні проблеми сталого розвитку. Зб. наук. праць. В 4 - х томах. К.: ВГЛ Обрій, 2004. - Т. 3. – С. 138 - 140.

224. Лактионов Н.И. Органическая часть почвы / Н.И. Лактионов. - Х., 1988. - 36 с.

225. Лисиченко Г.В. Природний, техногенний та екологічний ризики: аналіз, оцінка, управління / Лисиченко Г.В., Забулонов Ю.Л., Хміль Г.А. – К.: «Наукова думка», 2008. – 544 с.

226. Лисиченко, Г.В. Методологія оцінювання екологічних ризиків: моно-графія / Г.В. Лисиченко, Г.А. Хміль, С.В. Барбашев; Нац. акад. наук України, Ін-т геохімії навколиш. середовища, Укр. ядер. т-во. — Одеса: Астропринт, 2011. — 367 с.

227. Лисков А.Т. Закрытый дренаж при орошении / А.Т. Лисков, Н.Н. Бреди-хин, Д.П. Савчук. - Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1992. - 288 с.

228. Лифаненкова Т.П. Влияние систем удобрения на вынос и баланс пита-тельных веществ в богарном и орошаемом севообороте на чернозёме обык-новенном степной зоны центрального предкавказья / Т.П. Лифаненкова, М.В. Бижоев // Метериалы Всероссийского совещания «Экологические функции агрохимии в современном земледелии». - М.: ВНИИА, 2008. – С. 128-131

229. Лозовицкий П.С. Влияние минерализации поливной воды и срока орошения на засоление черноземов / П.С. Лозовицкий //Россия. - М.: Почвоведение. 2003. - № 5. – С. 611-622.

230. Лозовицкий П.С. Влияние орошения дренажно-сбросными водами рисо-вых оросительных систем на свойства темно-каштановой среднесуглистой почвы / П.С. Лозовицкий // Россия. - М.: Агрохимия. 2001. - № 4. – С. 38-52.

231. Лозовицкий П.С. Влияние орошения подземными хлоридными натриево-магниевыми водами на свойства чернозема южного остаточно-солонцеватого / П.С. Лозовицкий // Россия. - М.: Агрохимия. 2003. - № 8. – С. 26-38.

232. Лозовицкий П.С. Водопотребление и урожайность зерновых культур в условиях близкого залегания уровня грунтовой воды степного Крыма и различных режимов орошения / П.С. Лозовицкий // Россия. - М.: Агрохимия. 2003. - № 10. – С. 28-42.

356

233. Лозовицкий П.С. Водопотребление и урожайность кормовой свеклы при близком залегании грунтовых вод и водосберегающих режимах орошения / П.С. Лозовицкий // Россия. - М.: Агрохимия. 2002, - № 7. - С. 11-24.

234. Лозовіцький П.С. Гідрологічний режим та оцінювання якості води озера-водосховища Сасик у часі / П.С. Лозовіцький // Часопис картографії. Вип. 6. 2013. - С. 146-170.

235. Лозовіцький П.С. Засолення верхнього шару чорноземних грунтів в за-лежності від мінералізації поливної води та терміну зрошення // Водне гос-подарство України. 2001. № 1-2, С. 29-39.

236. Лозовицкий П.С. Изменение свойств темно-каштановой почвы в условиях длительного орошения на Каховской оросительной системе / П.С. Лозовиц-кий // Россия. – М.: Почвоведение. 2005. - № 5. – С.620-633.

237. Лозовицкий П.С. Изменение свойств чернозема южного при орошении подземными водами / П.С. Лозовицкий // Россия. – М.: Агрохимия. 2005. - № 5. – С. 21-33.

238. Лозовицкий П.С. Качество оросительных и дренажно-сбросных вод рисо-вых систем Скадовского района Херсонской области / П.С. Лозовицкий // Мелиорация и водное хозяйство, - К, 1992. - Вып. 77, - С.18-23.

239. Лозовицкий П.С. Качество продукции сельскохозяйственных культур вы-ращенной при орошении дренажно-сбросными водами рисовых ороситель-ных систем / П.С. Лозовицкий // - М. Агрохимия. 2001. - № 6. – С.59-72.

240. Лозовицкий П.С. Классификация природных вод юга Украины по улуч-шению их химического состава перед поливом / П.С. Лозовицкий // Россия. - М.: Агрохимия. 2006. - № 9. – С. 56-67.

241. Лозовицкий П.С. Мониторинг гумусного состояния почв Ингулецкой оросительной системы / П.С. Лозовицкий // Россия. – М.: Почвоведение. 2012. - № 3. – С. 336-349.

242. Лозовіцький П.С. Моніторинг якості води озера Катлабуг / П.С. Ло-зовіцький // Часопис картографії. - Вип. 8. 2013. - С. 78-111.

243. Лозовицкий П.С. Опыт дисперсионного анализа химического состава оросительных вод юга Украины / П.С. Лозовицкий // Россия. - М.: Почвове-дение. 2003. - № 12. – С. 1491-1502.

244. Лозовицкий П.С. Темно-каштановые почвы в условиях орошения дре-нажно-сбросными водами рисовых систем / П.С. Лозовицкий // Вопросы ме-лиорации почв и воды. - К. : УкрНИИГИМ, 1987. - С.98-107.

245. Лозовицкий П.С. Урожайность сельскохозяйственных культур при оро-шении дренажно-сбросными водами рисовых оросительных систем / П.С.

357

Лозовицкий // Россия. - М.: Агрохимия. 2001. - № 5. – С.44-59. 246. Лозовицкий П.С., Билай В.А. Влияние химических мелиорантов на изме-

нение состава природных вод / П.С. Лозовицкий // Россия. - М.: Водные ре-сурсы. 2001. - № 4. – С. 494-504.

247. Лозовицкий П.С., Каленюк С.М. Влияние горнорудного производства в Криворожском бассейне на химический состав почвенного покрова приле-гающих территорий / П.С. Лозовицкий // Россия. – М.: Почвоведение. 2002. - № 5. – С. 617-628.

248. Лозовицкий П.С., Каленюк С.М. Влияние орошения, минерализации грунтовой воды и глубины ее залегания на степень вторичного засоления почв Присивашья // Россия. – М.: Агрохимия. 2002. - № 5. – С.41-54.

249. Лозовицкий П.С. Изменение свойств южных черноземов при длительном орошении минерализованными водами / П.С. Лозовицкий, С.М. Каленюк // Россия. – М.: Почвоведение. 2001. - № 4. – С. 478-495

250. Лозовицкий П.С. Качество подземных вод Тарханкутского полуострова и возможное их изменение в условиях орошения / П.С. Лозовицкий, В.В. Кузьминский // Мелиорация и водное хозяйство, - К., вып. 73, 1990. – С.3-9.

251. Лозовицкий П.С. Возможность использования дренажно-сбросных вод рисовых систем для орошения кормовых культур на Краснознаменской оро-сительной системе / П.С. Лозовицкий, Б.А. Мусиенко // В кн. Обеспечение экологической надёжности мелиоративных объектов. - К.: Урожай, 1987. - С.180-190.

252. Лозовицкий П.С. Влияние орошения на свойства и плодородие тёмно-каштанових почв / П.С. Лозовицкий, И.В. Ткаченко // Россия. – М.: Почво-ведение, 1992. - № 5. - С. 75-85.

253. Лозовицкий П.С. Качество продукции сельскохозяйственных культур, орошаемых дренажно-сбросными водами рисовых оросительных систем / П.С. Лозовицкий, И.В. Ткаченко // Меліорація і водне господарство, - К, 1993. - Вип. 78. – С.17-26.

254. Лозовицкий П.С. Урожайность сельскохозяйственных культур зерно кор-мовых севооборотов при орошении дренажно-сбросными водами рисовых систем / П.С. Лозовицкий, И.В. Ткаченко // Научные исследования по гидро-технике и мелиорации. Вып. 2. - К.: УкрНИИГИМ, 1991. – С.17-30.

255. Лозовіцький П. С. Комплексна оцінка якості води річки Інгулець з метою зрошення й сільськогосподарського водопостачання / П. С. Лозовіцький, В.А. Копілевич, К.О. Чеботько, В.Є. Косматий, Д.І. Коротких // Аграрна наука і освіта. 2008. Том 9. - № 5-6. – С.37-50.

358

256. Лозовіцький П. С. Сольовий режим чорноземів південних при тривалому зрошенні мінералізованими водами / П. С. Лозовіцький, К.О. Чеботько, В.Є. Косматий, Г. К. Чеботько // Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. - К., 2010. - Вип. 150. – С.

257. Лозовіцький П. Хімічний склад води річок українського Полісся і еко-логічна оцінка їх якості / П. Лозовіцький, А. Лозовицький // Водне госпо-дарство України. 2007. - № 5. – С.45-54.

258. Лозовіцький П.С. Аналіз витрат стоку різної забезпеченості та хімічно-го складу води річки Самара / П.С. Лозовіцький, Н.М. Петренко, В.М. Струтинська // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. 2003. - Т.5. Київ. Ніка-Центр. – С.145-155.

259. Лозовіцький П.С. Величина вторинного засолення зони аерації каштано-вих грунтів Присивашшя / П.С. Лозовіцький, С.М. Каленюк // . Вісник ДААУ. – Житомир. - Вип. 1. 2000. – С. 110-124.

260. Лозовіцький П.С. Використання дисперсійного аналізу при визначенні якості природних вод / П.С. Лозовіцький // Меліорація і водне господарство. 1999. - Вип. 86. – С. 80-90.

261. Лозовіцький П.С. Властивості темно-каштанових ґрунтів в умовах три-валого зрошення дніпровською водою / П.С. Лозовіцький, В.М. Лісничий // Водне господарство України. 2002. - № 3-4, - С. 47-55.

262. Лозовіцький П.С. Властивості темно-каштанового солонцюватого ґрунту заповідника Асканія-Нова у порівнянні з такими ж ґрунтами оброблюваних агроценозів / П.С. Лозовіцький // Заповідна справа в Україні. 2009. - № 2, Вип. 115. – С. 106-116.

263. Лозовіцький П.С. Водні та хімічні меліорації грунтів / П.С. Лозовіцький. Київ 2010. – 276 с.

264. Лозовіцький П.С. Вплив 40-річного зрошення мінералізованою водою на хімічний склад ґрунтового покриву Інгулецького масиву / П.С. Лозовіцький // Меліорація і водне господарство. - Вип. 91. 2004. – С.193-208.

265. Лозовіцький П.С. Вплив доз фосфогіпсу на зміну хімічного складу по-ливної води / П.С. Лозовіцький // Вісник аграрної науки. 1998. - №2. – С.49-52.

266. Лозовіцький П.С. Вплив зрошення мінералізованою сульфатною натрієвою підземною водою на властивості чорноземів південних міцелярно-карбонатних / П.С. Лозовіцький // Водне господарство України. 2002. - № 5-6. – С. 2-8.

267. Лозовіцький П.С. Вплив сірчаної кислоти на зменшення лужності

359

меліорованої води / П.С. Лозовіцький // Вісник аграрної науки. 2000. - № 2. - С. 57-59.

268. Лозовіцький П.С. Вплив траси розподільчих каналів зрошувальних си-стем на зміну хімічного складу та якість меліорованої води / П.С. Лозовіць-кий // Водне господарство України. 1999. - № 3-4. – С.37-40

269. Лозовіцький П.С. Вплив тривалого зрошення мінералізованою водою на зміну хімічного складу грунтового покриву Інгулецького масиву / П.С. Ло-зовіцький // Людина і довкілля. Проблеми неоекології. 2001. - Вип. 2. - Харків: Видавництво ХНУ. 2001. - С. 77-85.

270. Лозовіцький П.С. Вплив тривалого зрошення на валовий хімічний склад темно-каштанового ґрунту Каховської зрошувальної системи / П.С. Ло-зовіцький // Вісник географія. Київський національний університет імені Та-раса Шевченка. - Випуск 49. 2003. – С. 37-39.

271. Лозовіцький П.С. Вплив тривалого зрошення слабомінералізованою во-дою на показники родючості чорноземів південних / П.С. Лозовіцький // Вісник аграрної науки, 1996, - № 3. – С. 21-26.

272. Лозовіцький П.С. Гідрохімічна характеристика і іригаційна оцінка води основних джерел зрошення півдня України / П.С. Лозовіцький // Меліорація і водне господарство. - К, 1997. Вип. 84. – С. 71-83.

273. Лозовіцький П.С. Гідрохімічний режим та якість води річки Хорол / П.С. Лозовіцький // Водне господарство України. 2006. - № 4. – С.27-36.

274. Лозовіцький П.С. Динаміка коливань стоку та хімічного складу води річки Сула / П.С. Лозовіцький // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. 2003. - Т.5. Київ. Ніка-Центр. – С. 155-164.

275. Лозовіцький П.С. Дисперсійний аналіз хімічного складу води річок півд-ня України та методика його розрахунку за визначенням одного показника для картографування / П.С. Лозовіцький // Картографія та вища школа. К.: ВГА Обрії, 2002. - Вип. 7. – С.40-46.

276. Лозовіцький П.С. Екологічна оцінка якості вод Дунаю / П.С. Лозовіцький, А.М. Молочко, В.М. Бібік, А.П. Лозовіцький, М.А. Молочко // Часопис кар-тографії. - Вип. 1. 2011. – С. 135-148.

277. Лозовіцький П.С. Екологічна оцінка якості води Південного Бугу / П.С. Лозовіцький, А.М. Молочко, А.П. Лозовицький // Картографія та вища шко-ла. К.: Інститут передових технологій, 2008. - Вип. 13. – С. 113-126.

278. Лозовіцький П.С. Екологічна оцінка якості води річок басейну Прип’яті / П.С. Лозовіцький, А.М. Молочко // Вісник Київського національного універ-ситету імені Тараса Шевченка. Географія. – Вип. 55. – К. ВПЦ «Київський

360

ун-тет», 2008. – С.26-30. 279. Лозовіцький П.С. Екологічний стан грунтів зрошуваних дренажно-

скидними водами рисових зрошувальних систем / П.С. Лозовіцький // Вісник аграрної науки. 2001. № 9. – С. 50-55.

280. Лозовіцький П.С. Екологічний стан ґрунтового покриву в зоні впливу Криворізького залізорудного басейну/ П.С. Лозовіцький // Науковий вісник Волинського державного університету ім. Лесі Українки. 2004. № 4. – С. 103-112.

281. Лозовіцький П.С. Ефективність промивки засолених грунтів Присивашшя дощуванням / П.С. Лозовіцький, С.М. Каленюк // Картографія та вища шко-ла. - К.: ВГА Обрії, 2001. - Вип. 6. – С.49-57.

282. Лозовіцький П.С. Зміна властивостей і показників родючості темно-каштанових грунтів під впливом зрошення / П.С. Лозовіцький, І.В. Ткаченко // Меліорація і водне господарство, - К, 1993. - Вип. 79. – С.3-9.

283. Лозовіцький П.С. Зміна властивостей чорноземів південних при тривало-му зрошенні мінералізованою водою в умовах глибокого залягання рівня ґрунтової води / П.С. Лозовіцький // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. 2005. - Т.8. Київ. Ніка-Центр. – С. 62-73.

284. Лозовіцький П.С. Зміна мінералогічного і валового хімічного складу чор-ноземів південних при тривалому зрошенні мінералізованою водою / П.С. Лозовіцький, В.М. Савицький // Вісник. Київський національний університет імені Тараса Шевченка. Географія. - Випуск 47. 2001. – С. 10-22.

285. Лозовіцький П.С. Зміна хімічного складу води річки Вовча / П.С. Ло-зовіцький, В.М. Струтинська // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. 2004. - Т. 6. Київ. Ніка-Центр. – С. 208-218.

286. Лозовіцький П.С. Зрошення і показники родючості чорноземів південних / П.С. Лозовіцький // Вісник аграрної науки, - К., 1993, - № 11. – С. 79-86.

287. Лозовіцький П.С. Класифікація природних вод України за іригаційними показниками //Меліорація і водне господарство, 1998. Вип. 85. - С. 50-56.

288. Лозовіцький П.С. Методи іригаційної оцінки поливної води та їх застосу-вання в умовах України / П.С. Лозовіцький, К.А. Чеботько, В.А. Косматий, В.А. Копилевич // Аграрна наука і освіта. 2008. Том 9. № 1-2. – С.37-46.

289. Лозовіцький П.С. Моніторинг гумусного стану ґрунтів Інгулецької зро-шувальної системи / П.С. Лозовіцький, К.О. Чеботько, В.Є. Косматий Д.А. Савченко, Г.К. Чеботько // Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. - К., 2009. - Вип. 137. – С. 48-59.

290. Лозовіцький П.С. Моніторинг гумусного стану ґрунтів Інгулецької зро-

361

шувальної системи / П.С. Лозовіцький // Зрошуване землеробство. - Херсон. 2010. № 55. – С. 210-230.

291. Лозовіцький П.С. Моніторинг якості води озера Кугурлуй / П.С. Ло-зовіцький // Часопис картографії. - Вип. 9. 2013. – С. 104-139.

292. Лозовіцький П.С. Обгрунтування необхідності хімічної меліорації по-ливної води Інгулецької зрошувальної системи / П.С. Лозовіцький // Гідро-техніка і меліорація в Україні, - № 2, К., ІГіМ, 1993. – С. 128-137

293. Лозовіцький П.С. Оцінка якості природних вод України при використанні для зрошення / П.С. Лозовіцький // Водне господарство України. 1999. - № 3-4. – С. 6-10.

294. Лозовіцький П.С. Оцінювання якості води оз. Ялпуг – м. Болград за еко-лого-санітарними критеріями та специфічними речовинами токсичної дії / П.С. Лозовіцький // Часопис картографії. - Вип.11. 2014. – С. 156-193.

295. Лозовіцький П.С. Оцінювання якості води озера Китай / П.С. Лозовіць-кий, А.М. Молочко, Ю.А. Лузовіцька // Науковий вісник Волинського дер-жавного університету ім. Лесі Українки. 2008. - № 1. – С. 52-59.

296. Лозовіцький П.С. Оцінювання якості води річки Тетерів у м. Житомир / П.С. Лозовіцький, А.М. Молочко, М.А. Молочко, А.П. Лозовицький // Кар-тографія та вища школа. - Вінниця ПП «Едельвейс і К», 2009. Вип. 15. – С. 92-99.

297. Лозовіцький П.С. Передкартографіні дослідження хімічного складу ґрун-тового покриву і його забруднення важкими металами у “АТ Підгур`ївський” Миколаївської області / П.С. Лозовіцький // Картографія та вища школа. К.: ВГА Обрії, 2003. - Вип. 8. – С. 113-119.

298. Лозовіцький П.С. Передкартографічні дослідження еколого-меліоративного стану агроландшафту Вище-Тарасівського зрошуваного ма-сиву / П.С. Лозовіцький, В.К. Хільчевський, С.М. Каленюк //Картографія та вища школа. - Київ. 2001. Вип. 5. – С.43-50.

299. Лозовіцький П.С. Поліпшення якості природної води шляхом насичення кальцієвими солями фосфогіпсу з одночасним підкисленням сірчаною кис-лотою / П.С. Лозовіцький // - Житомир. Вісник ДААУ.- Вип. 1. 2000. – С. 16-25

300. Лозовіцький П.С. Поповнення гумусу у ґрунтах Інгулецької зрошу-вальної системи за рахунок кореневих залишків сільськогосподарських культур / П.С. Лозовіцький // Зрошуване землеробство. - Херсон. 2010. - № 55. – С. 198-210.

301. Лозовіцький П.С. Просторово-часовий аналіз хімічного складу води річки

362

Рось / П.С. Лозовіцький, А.М. Молочко //Картографія та вища школа. К.: Ін-ститут передових технологій, 2006. Вип. 11. - С..171-183.

302. Лозовіцький П.С. Стан засолення й осолонцювання ґрунту з близьким за-ляганням рівня ґрунтової води при водозберігаючих режимах зрошення / П.С. Лозовіцький // Картографія та вища школа. - К.: ВГА Обрії, 2004. - Вип. 9. – С. 99-104.

303. Лозовіцький П.С. Статистичні закономірності зв’язку між хімічним скла-дом і мінералізацією зрошувальних вод / П.С. Лозовіцький // Водне госпо-дарство України. 2004. - № 3-4. – С.48-56.

304. Лозовіцький П.С. Статистичні закономірності результатів іригаційної оцінки природної води для зрошення / П.С. Лозовіцький // Аграрна наука і освіта. 2008. - Том 9. № 3-4. – С.39-49.

305. Лозовіцький П.С. Хімічний склад води основних прісноводних річок Півдня України / П.С. Лозовіцький, І.В. Шевель, С.В. Усатий, С.В. Рябков // Вісник Рівненського Державного технічного університету. Зб. наук. праць. 2000. Вип. 1 (3). – С. 91-193.

306. Лозовіцький П.С. Хімічний склад води в основних джерелах зрошення Півдня України / П.С. Лозовіцький, С.М. Каленюк // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. - К. Ніка-Центр, 2000. - Том 1. – С . 89-96.

307. Лозовіцький П.С. Хімічний склад води озера Кагул і її екологічна та іри-гаційна оцінка / П.С. Лозовіцький, Ю. А. Лузовіцька // Картографія та вища школа. - Вінниця ПП «Едельвейс і К», 2009. - Вип. 15. – С. 85-91.

308. Лозовіцький П.С. Хімічний склад поливної води Інгулецької зрошуваль-ної системи / П.С. Лозовіцький, І.В. Шевель // Водне господарство України. 2000 № 1-2. – С.6-9.

309. Лозовіцький П.С. Хімічний склад поливної води у каналах Каховської зрошувальної системи / П.С. Лозовіцький // Меліорація і водне господар-ство, - К, 1994. - Вип. 81. – С.9-13.

310. Лозовіцький П.С. Хімічний склад та якість води Південного Бугу / П.С. Лозовіцький, А.П. Лозовицький, В.А. Копілевич, К.О. Чеботько, В.Є. Косма-тий, Д.А. Савченко // Науковий вісник Національного аграрного університе-ту. - К., 2008. - Вип. 121. – С. 78-90.

311. Лозовіцький П.С. Чорноземи південні залишково-солонцюваті в умовах зрошення підземними мінералізованими водами / П.С. Лозовіцький, А.М. Молочко // Науковий вісник Волинського державного університету ім. Лесі Українки. 2006. - № 2. – С. 126-138.

312. Лысогоров С.Д. Орошаемое земледелие / С.Д. Лысогоров, В.А. Ушкарен-

363

ко. - М.: Колос, 1981. – 378 с. 313. Макаренко Н. А. Рухомість свинцю у різних типах ґрунтів України під

впливом природних та антропогенних чинників / Н. А. Макаренко, І. В. Па-ращенко // Агроекол. журн. — 2007. — № 3. – С. 34-39.

314. Маринич О.М. Фізична географія України: Підручник / О.М. Маринич, П.Г. Шищенко. – К.: Знання, 2005. – 511 с.

315. Марюшин П.А. Орошение черноземов / П.А. Марюшин. - Киев. ІСДО. 1993. Ч.1. – 272 с. Ч.2. – 224 с.

316. Маслов Б.С. и др. Осушительно-увлажнительные системы / Маслов Б.С. [и др.]. - М. Колос, 1981. – 280 с.

317. Махов Г.Г. Грунти нижнєдніпрянських піскових масивів та лесового сте-пу, що з ними межує / Г.Г. Махов. - Харків, Н.К.З.С.У. С.Г.Н.К.У., 1926. – 127 с.

318. Махов Г.Г. Агро-виробнича характеристика ґрунтів зони бавовносіяння УРСР / Г.Г. Махов. - Київ-Полтава, 1937. – 144 с.

319. Медведєв В.В. Взаємозв’язки між антропогенним навантаженням, дегра-дацією і сталістю ґрунтів / В.В. Медведєв // Вісник аграрної науки. 2008. - № 7. – С. 49-55.

320. Медведєв В.В. Сучасний стан земель України і заходи для його поліпшення / В.В. Медведєв, С.Ю. Булигін, Р.С. Трускавецький, Т.М. Лактіонова, В.І. Кисіль, С.А . Балюк // - К. Вісник аграрної науки, № 12, 1996. – С.5-13.

321. Медведєв О. Інженерно-геологічні процеси і підтоплення території на уз-бережжі Сасикського водосховища / О. Медведєв // Водне господарство України. 2009. - № 2. – С. 20-23.

322. Медведєв О. Забруднення грунтів та грунтових вод зрошуваних земель Одеської області / О. Медведєв // - Київ. Водне господарство України. 1999, - №3-4. – С.40-43.

323. Медведев О. Гідрогеологічна обстановка на зрошуваних землях Одещини / О. Медведєв, О. Бондаренко // Водне госп-во України. 2004. - №1-2. – С.29-31.

324. Мелиорация засоленных почв с помощью дождевания и затопления (США). – М.: Экспресс-информация. Серия 1. Выпуск 8. 1973. – С. 26-35.

325. Мелиорация на Украине / Под ред. Н.А. Гаркуши. - К.: Урожай,1985. – 276 с.

326. Мельников Н.Н. Справочник по пестицидам / Н.Н. Мельников, К.В. Но-вожилов, С.Р. Белая, Т.Н.Палова. –М.:Химия, 1985. – 352 с.

364

327. Методические рекомендации по расчётам защиты территорий от подтоп-ления в зоне орошения. - К. 1986.- Институт гидромеханики АН УССР, УКРГИПРОВОДХОЗ. – 392 с.

328. Методические указания по анализу и оценке качества кормов. - Херсон. 1985. – 92 с.

329. Методические указания по изучению засоленности почво-грунтов мелио-рируемых массивов / Под ред. Ткачук В.Г. - Киев: УкрНИИГИМ, 1970. – 53 с.

330. Методические указания по определению микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и окружающей среде. Госкомхимкомиссия. - М.: вып. МСХ СССР, 1991, ч.18. – 226с.

331. Методические указания по определению нитратов в продукции растение-водства. Киев. Главное санитарно-эпидемиологическое управление МЗ УССР. № 4228-86 от 24.11.86.

332. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства (изд. 2-е, переработанное и до-полненное), - М.: ЦИНАО, 1992. – 61с.

333. Методические рекомендации по контролю состояния орошаемых черно-земов / Под редакцией Гоголева И.Н. - М. ВНИИГиМ, 1989. – 140 с.

334. Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде /Под ред. М.А. Клысенко. - М.: Колос, 1983. – 304 с.

335. Милло Ж. Геология глин (выветривывание, седиментация, геохимия) / Ж. Милло. - Л.: Недра, 1968. – 360 с. (Перевод с французского М.Е. Каплана).

336. Минашина Н.Г. Критический солевой режим орошаемых почв и дренаж грунтовых вод в зоне возделывания хлопка / Н.Г. Минашина // Почвоведе-ние, 1970. - № 1. – С. 104-113.

337. Минашина Н.Г. Расчет допустимой минерализации вод для орошения почв / Н.Г. Минашина // Почвоведение, 1970. - № 2. – С. 111-118.

338. Минашина Н.Г. Токсичные соли в почвенном растворе, их расчет и клас-сификация по степени засоления / Н.Г. Минашина // Почвоведение, 1970. - № 8. – С. 92-105.

339. Минашина Н.Г. Мелиорация засоленных почв / Н.Г. Минашина. - М.: Ко-лос, 1978. – 267 с.

340. Минашина Н.Г. Эффективность дренажа при освоении засоленных почв под орошаемое земледелие за последние 30 лет / Н.Г. Минашина // Почвове-дение, 1995. - № 1. – С.100-107.

341. Минеев В.Г. Агрохимия и экологические проблемы современного земле-

365

делия / В.Г. Минеев // Метериалы Всероссийского совещания «Экологиче-ские функции агрохимии в современном земледелии». - М.: ВНИИА, 2008. – С. 5-8

342. Митчерлих Э.А. Почвоведение / Э.А.Митчерлих. - М. : Изд-во иностр. лит., 1957. – 416 с.

343. Михайлюк В.І. Грунти річок північно-західного Причорноморя: екологія, генезис, систематика, властивості, проблеми використання / В.І. Михайлюк. - Одеса. Астропринт. 2001. – 340 с

344. Мірошниченко М. М. Еколопчне нормування та охорона ґрунтів від забруд-нення в контексті евтрофікації / М. М. Мірошниченко, А. І. Фатєєв, В. Л. Само-хвалова, Я. В. Бородіна // Національна екологічна політика в контексті Європей-ської інтеграції України : матеріали Міжнар. наук.-практ. конференції (Київ, 27 жовтня 2010 p.). - К. : Центр екологічної освіти та інформації, 2010. – С. 58-62.

345. Можейко А.М. Гипсование солонцеватых каштановых почв УССР, оро-шаемых минерализованными водами / А.М. Можейко, Т.К. Воротник // Тр. Укр. НИИ почвоведения, т. 3, - Харьков, 1958. – С. 111-208.

346. Моклярчук Л. І. Екологічно безпечний спосіб біоремедіації забруднених хлорорганічними пестицидами ґрунтів / Л. І. Моклярчук, І. М. Городинська, О. В. Тертична, В. М. Грибінченко // Агроекологічний журнал. 2008. № 4. С 66-69.

347. Моргун Ф.Т. Почвозащитное земледелие / Ф.Т. Моргун, Н.К. Шикула, А.Б. Тарарико. - К.: Урожай, 1983. – 240 с.

348. Мудрий І.В. Токсиколого-гігієнічне обґрунтування безпечного викори-стання суперфосфату амонізованого, виробленого з туніських фосфоритів, для вирощування сільськогоспо-дарських продуктів / І.В. Мудрий, І.В. Лельошкін, О.М. Багацька // Проблеми харчування. 2009. № 12. – С.48-52.

349. Муромцев Н.Н. Оценка гидрогеолого-мелиоративного состояния ороша-емых земель / Н.Н. Муромцев, Н.Н. Блохина, Э.С. Драчинская. - Киев: Уро-жай, 1991. – 120 с.

350. Мусиенко А.В. Влияние оросительной воды на засоление и осолонцева-ние почв Ингулецкого массива / А.В. Мусиенко // Мелиорация и водное хо-зяйство. - К. , 1968. - Вып. 9. – С.69-77.

351. Муха В.Д. О малонатриевой солонцеватости почв / В.Д. Муха, Л.Н. Васи-льева, М.Б. Куцыкович, К.Ф. Мусса // Почвоведение, 1984. - № 2. – С.77-81.

352. Муха В.Д. Особенности минералогического и химического состава почв боровых террас левобережья УССР / В.Д. Муха // Почвоведение, 1988. - №

366

10. – С.75-81. 353. Надежкина Е.В. Основные направления снижения потерь азота в совре-

менных агроландшафтах / Е.В. Надежкина, СМ. Надежкин // Метериалы Всероссийского совещания «Экологические функции агрохимии в совре-менном земледелии». - М.: ВНИИА, 2008. – С. 142-144

354. Назаренко І.І. Залежність рівноважної щільності грунтів від вмісту гуму-су і параметрів вбирного комплексу / І.І. Назаренко, М.А. Бербець, В.Р. Черлінка // Вісник аграрної науки, 1998. - № 5. – С. 17-19.

355. Нестерова Г.С. Зарубежный опыт использования минерализованных вод для орошения / Г.С. Нестерова // В кн. Использование минерализованных вод для орошения. - М., Колос, 1973. - С. 97-113.

356. Никитишен В.И. Оптимизация азотного режима почв с использованием агрохимических средств / В.И. Никитишен // Метериалы Всероссийского совещания «Экологические функции агрохимии в современном земледе-лии». - М.: ВНИИА, 2008. – С.152-156

357. Николаева С.А. Процессы катионного обмена в черноземах, орошаемых водами разной минерализации / С.А. Николаева, С.Ю. Розов, А.И. Щеглов // Почвоведение, 1987. - № 1. – С. 25-34.

358. Николаева С.А. Ионный обмен при орошении черноземов / С.А. Никола-ева, С.Ю. Розов / Орошаемые черноземы. - М.: Изд-во МГУ, 1989. – С.122-136.

359. Николаева С.А. Проблемы прогноза почвенно-экологических послед-ствий орошения черноземов / С.А. Николаева, С.Ю. Розов, Е.В. Шеин // Почвоведение, 1995. № 1. – С. 115-121.

360. Новикова А.В. Прогнозирование вторичного засоления почв при ороше-нии / А.В. Новикова. - К.: Урожай, 1975. – 182 с.

361. Новый гербицид “Сатурн”. Проспект фирмы КУМИАИ, Кемикел инду-стри КО, ЛТД. Япония, 1980. 4 ч.

362. Носко Б.С. Післядія добрив на фосфатний режим чорноземів України / Б.С. Носко, В.І. Бабинін, Л.М. Бурлакова, Н.П. Копоть // Вісник аграрної науки. — 2008. № 12. — С. 17-22.

363. Обеспечение экологической надежности мелиоративних объектов / Под ред. Б.П. Карука. - К.: Урожай, 1987. – 224 с.

364. Онопрієнко Д.М. Еколого-економічне обґрунтування режимів зрошення кукурудзи / Д.М.Онопрієнко, В. Д. Сахаров, М.М. Жовтонога // Вісн. Дніпро-петр. ДАУ. 2001. - № 2. – С. 85-88.

365. Организація і ведення еколого-меліоративного моніторингу. Частина 1 –

367

зрошувані землі. ВБН 33-5.5-01-97. Київ. Державний комітет України по водному господарству. Наказ № 85 від 30.09.1997. – 56 с.

366. Орлов Д.С. Практикум по химии гумуса / Д.С. Орлов, Л.А. Гришина. - М.: Изд-во МГУ, 1981. – 360 с.

367. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации/ Д.С. Орлов. - М.: Из-во МГУ, 1990. – 325 с.

368. Орлов Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1992. – 400 с.

369. Остапчик В.П. Информационно-советующая система управления ороше-нием / В.П. Остапчик, В.А. Костромин, А.М. Коваль [и др.] - К.: Урожай, 1989. – 246 с.

370. Остапчик В.П. Биоклиматический метод расчета испарения с орошаемых полей / В.П. Остапчик, Л.А. Филипенко, Р.М. Гайдаров // Гидротехника и мелиорация, 1980, № 1, с. 39-41.

371. Паламарчук М.М. Водний фонд України: Довідковий посібник / М.М. Паламарчук, Н.Б. Закорчевна. За ред. В.М.Хорєва, К.А. Алієва. – Київ: Ніка-Центр, 2001. – 392 с.

372. Панин П.С. Процессы солеотдачи в промываемых толщах почв / П.С. Па-нин. - Новосибирск. Наука. 1968. – 304 с.

373. Панкова Е.И. Экологические требования к качеству оросительных вод / Е.И. Панкова, И.П. Айдаров // Почвоведение, 1995. - № 7. – С.870-878.

374. Патика В. П. Агроекологічна оцінка мінеральних добрив і пестицидів / В. П. Патика, Л. І. Моклярчук, Л. П. Середа, Ю. М. Шкатула, І. В. Гриник. - К.: Основа, 2005. — 299 с.

375. Пелешенко В.І. Вплив зарегульованості стоку річок басейну Дніпра на зниження концентрації та стоку біогенних речовин / В.І. Пелешенко, С.І. Сніжко // Вісник Київського ун-ту. Сер. географія. - 1989, - вип. 31. – С. 12-19.

376. Перелік пестицидів і агрохімікатів, дозволених до використання в Україні. - Київ Юнівест Медіа. 2008. – 448 с.

377. Перельман А.И. Геохимия / А.И.Перельман. - М.: Выс.шк., 1989. – 528 с. 378. Перехрест В.С. Исследование загрязнения донних отложений р. Ингулец

на участке от плотины Карачуновского водохранилища до с. Могиловка / В.С. Перехрест, В.П. Стрихарчук, Е.И. Богданова // Гідротехніка і меліорація в Україні. - К., ІГіМ, №2, 1993, - С.145-159.

379. Писаренко В.А. Режимы орошения сельскохозяйственных культур / В.А. Писаренко, Е.М. Горбатенко, Д.Р. Йокич. - К. Урожай, 1988.

368

380. Писаренко В.А. Рекомендации по применению водосберегающих режи-мов орошения на основе инструментального метода управления поливами в хозяйствах Крымской области / культур / В.А. Писаренко, П.В. Тищенко, Д.Р. Йокич, А.П. Тищенко. - Херсон, 1989. – 25 с.

381. Писаренко П.В. Порівняльна оцінка методів визначення норм і строків проведення поливів / П.В. Писаренко, Є.І. Іванова // Зрошуване землероб-ство: міжвід. темат. наук. зб. - Херсон, 2009. Вип. 51. – С 12-15.

382. Письменний С. Справи Миколаївських меліораторів // Водне господар-ство України. Київ. 2000. № 1-2. – С.16-18.

383. Плеханова И.О. Накопление тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями при внесении осадков сточных вод / И.О. Плеханова, Ю.Д. Ку-тукова, А.И. Обухов // Почвоведение. 1995. № 12. С. 1530-1536.

384. Плохинский Н.А. Биометрия / Н.А.Плохинский. - М.: Изд-во МГУ, 1970. – 367 с.

385. Полевой А.Н., Хохленко Т.Н. Моделирование формирования урожая сельскохозяйственных культур в условиях орошения черноземов придунай-ской провинции / А.Н. Полевой, Т.Н. Хохленко // Почвоведение. 1995. - № 12. – С.1518-1524.

386. Полищук Д.И. Гигиенические аспекты применения гербицидов на рисе / Д.И. Полищук, К.А. Чеботько, И.В. Ткаченко, Д.В. Штепа, А.Г. Коровьян-ский // Киев: Защита растений. 1989, № 8. – С.17-18.

387. Полупан Н.И. О современном характере солонцового процесса в почвах юга Украины / Н.И. Полупан, А.Ф. Нестеренко, В.Д. Кисель // Почвоведение, 1979. № 11. – С.10-16.

388. Полупан Н.И. Эволюция солевого режима и солонцового процесса в поч-вогрунтах юга Украины при их использовании / Н.И. Полупан // Почвы Украины и повышение их плодородия. - Киев: Урожай, 1988. – С.54-66.

389. Полупан Н.И. Темпы и прогноз развития осолонцевания в орошаемых почвах юга Украины / Н.И. Полупан, В.Г. Ковалев // Почвоведение. 1993. № 5. С. 75-83.

390. Полупан М.І. Теоретичні основи формування процесу галоморфізації на зрошуваних грунтах України / М.І. Полупан, В.Г. Ковальов // - Київ. Вісник аграрної науки. 1994, № 7. – С. 52- 66.

391. Полупан М.І. Кількісна функціонально-екологічна діагностика генетич-ного статусу грунтів / М.І. Полупан, В.Г. Ковальов, В.Б. Соловей, В.А. Мірошниченко // Вісник аграрної науки, 1998. № 3. – С. 23-29.

392. Полупан М.І., Коростін О.В., Величко В.А. Моніторинговий показник

369

природно-антропогенного вмісту фосфору в ґрунтах / М.І. Полупан, О.В. Коростін, В.А. Величко // Вісник аграрної науки, 2010. № 7. – С.62-65.

393. Пономарева В.В. Гумус и почвообразование / В.В. Пономарева, Т.А. Плотникова. Л.: Наука, 1980. 222 с.

394. Посібник до ВНД 33-5.5-11-02. Порядок оцінки солонцюватості ґрунтів у зонах впливу зрошувальних систем. К. 2002. – 19 с.

395. Потенціометричні методи визначення активності іонів водню, натрію та кальцію в зрошувальних водах та грунтах. Методичні рекомендації ІГА УА-АН, К, 1997. – 25с.

396. Почвенно-экологические условия возделывания сельскохозяйственных культур / Под ред. В.В. Медведева. Киев.: Урожай, 1991. 172 с.

397. Почвоведение / Под ред. И.С. Кауричева. - М.: Колос, 1982. – 496 с. 398. Почвы Украины и повышение их плодородия. Т. 1. Экология, режимы и

процессы, классификация и генетико-производственные аспекты / Под ред. Н.И. Полупана. - К.: Урожай, 1988. – 282 с.

399. Природа Одесской области. Ресурсы, их рациональное использование и охрана / Под ред. Г.И. Швебса, Ю.А. Амброз. - Киев – Одесса. Вища школа. 1979. – 144 с.

400. Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ» / Под ред. В.Н. Щедрина. – Новочеркасск: ООО «Геликон», 2009. – Вып. 41 . – 209 с.

401. Пути решения проблем при выращивании риса в агроэкосистемах уме-ренного климата: материалы международной научной конференции, Ска-довск, 4-8 августа 2008 г. / УААН, Институт риса; ред кол.: Дудченко В.В., Вожегова Р.А., Шпак Д.В. и др. - Скадовск, 2008. – 276 с.

402. Рабочев И.С. Применение модели термовлагопереноса в почвогрунтах для расчета суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур / И.С. Рабочев, Л.М. Рекс // Почвоведение, 1981, № 1. – С.50-59.

403. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. Т.1. Водные свойства почв и передвижение почвенной влаги / А.А. Роде. - Л.: Гидрометеоиздат, 1965. – 664 с.

404. Розанов А.Н. Фазы, стадии и типы вторичного засоления почв при оро-шении. “Проблемы советского почвоведения”. Сб. 14. М.: Изд-во АН СССР, 1946.

405. Розанов Б.Г. Морфология почв / Б.Г. Розанов. - М.: Изд-во МГУ, 1983. – 320 с.

406. Розанов В.Г. Расширенное воспроизводство почвенного плодородия (не-

370

которые теоретические аспекты) / В.Г. Розанов // Почвоведение. 1987, №2. - С.5-15.

407. Розов Л.П. Мелиоративное почвоведение / Л.П. Розов. - М. Сельхозиздат, 1956. – 439 с.

408. Романенко В.Д. Методика екологічної оцінки якості поверхневих вод за відповідними категоріями / В.Д. Романенко, В.Н. Жукинський, О.П. Оксіюк [та ін.]. – К.: СИМВОЛ-Т, 1998. – 28 с.

409. Романенко Г. М. Система сучасного зрошення півдня України — багато-векторний чинник падіння соціально-економічних та екологічних параметрів безпеки життєдіяльності в регіоні / Г. М. Романенко, Д. О. Ладинчук, Є. О. Яковлев // Пріоритети збалансованого (сталого) розвитку України: Ма-теріали Українського екологічного конгресу 27-28 жовтня 2008 р. Частина 2. — Київ: Всеукраїнська екологічна ліга, 2008. — С. 27-32.

410. Ромащенко М.І. Шляхи підвищення економічної ефективності викори-стання зрошувальних земель у ринкових умовах / М.І. Ромащенко, С.А. Ба-люк, Ю.О. Михайлов [та ін.] // Наукові основи охорони та раціонального ви-користання зрошуваних земель України. К.: Аграрна наука. 2009. С. 551-559.

411. Ромащенко М. І. Зрошення земель в Україні. Стан та шляхи поліпшення / М.І. Ромащенко, С.А. Балюк. - Київ. Світ. 2000. – 114 с.

412. Ромащенко М.И. Некоторые аспекты обоснования уменьшения ороси-тельных норм. Киев / М.И. Ромащенко// Вісник аграрної науки. 1992. № 3. – С.35-39.

413. Ромащенко М.І. Водоспоживання кормових буряків в умовах зрошення при близькому заляганні рівня грунтових вод / М.І. Ромащенко, П.С. Ло-зовіцький, С.М. Каленюк // Вісник аграрної науки. - Київ. Аграрна наука, 1997. №12. – С. 48-52.

414. Ромащенко М.І. Урожайність сільськогосподарських культур при різних режимах зрошення в умовах глибокого залягання рівня грунтової води / М.І. Ромащенко, П.С. Лозовіцький, З.Ф. Яцюк, А.П. Іванець, С.М. Каленюк, В.М. Корюненко // Аграрний вісник Причорномор'я. Зб. наук. праць. - Одеса.: Сільськогосподарський інститут, 1999. – С.18-25.

415. Ромащенко М.І. Роль грунтових вод у водоспоживанні сільськогоспо-дарських культур при водозберігаючому режимі зрошення / М.І. Ромащенко, П.С. Лозовіцький, С.М. Каленюк // Аграрний вісник Причорномор'я. Зб. наук. праць. - Одеса.: Сільськогосподарський інститут, 1999. – С.25-32.

416. Ромащенко М.І. Вплив господарської діяльності на зміну еколого-меліоративного стану зрошуваних територій. / М.І. Ромащенко, С.М. Кале-

371

нюк, П.С. Лозовіцький // Меліорація і водне господарство. - Київ: Аграрна наука. 2000, Вип. 87. - С.3-17.

417. Ромащенко М.І. Урожайність сільськогосподарських культур в умовах близького залягання рівня грунтової води і водозберігаючих режимів зро-шення / М.І. Ромащенко, П.С. Лозовіцький, С.М. Каленюк // Меліорація і водне господарство. - Вип. 88. 2002. – С.15-31.

418. Ромащенко М., Савчук Д. Підтоплення півдня України: причини та за-побіжні заходи / М. Ромащенко, Д. Савчук // Водне господарство України, 1998, № 5-6. – С. 6-12.

419. Рябков С.В. Вплив мінералізованої води на грунт при мікрозрошенні роз-садника в умовах півдня Одеської області / С.В. Рябков // Меліораця і водне господарство. - Вип. 88, 2002. – С. 74-79.

420. Рябцев М. Влияние эксплуатации ирригационных каналов на водородный показатель оросительной воды / М. Рябцев // Водне господарство України. 2009. — № 3. — С. 56-60.

421. Сабольч И. Осолодение (деградация) орошаемых почв Венгерской низ-менности. / И. Сабольч // Почвоведение, № 11, 1955. – С. 96-100.

422. Сает Ю.Е. Вторичные геохимические ореолы при поисках рудных место-рождений. - М. : Наука, 1982. - 193 с

423. Сает Ю.Е. Геохимия окружающей среды / Ю.Е. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Янин [и др.]. - М. : Недра, 1990. – 335 с.

424. Самохвалова В. Л. Некоторые аспекты изучения и оценки состояния за-грязнения тяжелыми металлами системы почва-растение / В. Л. Самохвалова, А. И. Фатеев, И. М. Журавлева // Агроекологічний журнал. — 2008. — № 4. — С. 38-43.

425. Сафонова Е.П. Влияние оросительных вод различного химического со-става на плодородие почв / Е.П. Сафонова, А.Н. Федорченко // Сб. Повыше-ние плодородия почв. - К., Урожай, 1981. – С.140-149.

426. Сафонова О.П., Мелашич А.В., Лозовіцький П.С. Еволюція галогенезу в ґрунтах при глибокому рівні залягання ґрунтових вод в умовах Інгулецького зрошуваного масиву / О.П. Сафонова, А.В. Мелашич, П.С. Лозовіцький // Зрошуване землеробство. - Херсон. 2010. № 53. – С.248-263.

427. Сельскохозяйственные мелиорации / Под ред. Б.С. Маслова. - М.: Ко-лос.1984. – 511 с.

428. Середа О. В. Статус діючих речовин, зареєстрованих в Україні пести-цидів відповідно до норм європейського союзу / О. В. Середа, Н. І. Дзюбен-ко, М. В. Козловська // Агроекологічний журнал, 2008. - № 2. – С. 29-36.

372

429. Ситников А.Б. Динамика влаги и солей в почвогрунтах зоны аэрации / А.Б. Ситников. - К.: Урожай, 1986. – 152 с.

430. Слепцов Г.В. Распределение линдана по глубине почвы / Г.В. Слепцов, А.П. Довгонос, Л.С. Кившик // Проблемы охраны вод. – Харьков.: ВНИИВО, 1979. - Вып. 10. – С. 31-34.

431. Снежко С.И. Формирование качества воды прибрежной части Чёрного моря в зоне влияния Краснознаменской оросительной системы / С.И. Снеж-ко, М.С. Брагар, Ю.В. Ларионов, К.А. Чеботько // Биологический журнал. - 1995. № 5. – С.16-17.

432. Сніжко С.І. Оцінка та прогнозування якості природних вод / С.І. Сніжко. - К.: Ніка-Центр, 2001. – 264 с.

433. Созінов О.О. Агробіорізноманіття України: Теорія, методологія, індика-тори, приклади. Книга 1 / Під ред. О.О. Созінов, В.І. Придатко, С.М. Чума-ченко [та інші]. - К.: ЗАТ «Нічлава», 2005. – С. 141-164.

434. Созінов О.О. Агробіорізноманіття України: теорія, методологія, індика-тори, приклади. Книга 2. / Під ред. О.О. Созінов, В.І. Придатко, О.І. Лисенко, С.М. Чумаченко [та інші]. - Київ: ЗАТ "Нічлава". – 2005. – С. 86-139.

435. Собко О.О. Зрошення загострює проблему родючості грунтів / О.О. Соб-ко // Вісник аграрної науки, № 9, 1992, с.

436. Соколов М.С. Исчезновение и миграция пропанида и его метаболита 3,4-дихлоранилина в орошаемом ландшафте / М.С. Соколов, Л.Л. Кныр, М.И. Невзоров [и др.] // - М.: Изд-во АН СССР. Сер. Биология. - 1976. № 2. – С.171-180.

437. Способы и технологические приёмы по подготовке минерализованных хлоридно-натриевых щелочных вод к поливам: Техн. инструкция РНТД 33 УССР 10118946-01-91.- Киев: УкрНИИГиМ, 1991.- 49 с.

438. Справочник агрогидрологических свойств почв Украинской ССР. / Под ред. А.А. Мороз. - Л.: Гидрометеоиздат. 1965. – 550 с.

439. Справочник о развитии мелиорации земель и водного хозяйства в Укра-инской ССР за 1966-1985 гг. - Киев. Госагропром УССР, Минводхоз УССР. 1986. – 154 с.

440. Справочник по качеству кормов /Под редакцией А.А. Омельяненко. - К.: Урожай, 1985. – 192 с.

441. Справочник по пестицидам / Под редакцией Мельникова. - М.: Химия, 1985. – 352 с.

442. Справочник по водным ресурсам / Под ред. Б.И. Стрельца. - К.: Урожай, 1987. – 304 с.

373

443. Справочное руководство гидрогеолога. Т.1. - Л.: Недра, 1967. – 591 с. 444. Старчевський А. Ефективна економіка регуляторів росту рослин / А.

Старчевський // Пропозиція. 2002. - № 7. – С.66. 445. Сташук В.А. Еколого-агромеліоративний стан зрошуваних земель / В.А.

Сташук, С.А. Балюк, М.І. Ромащенко [і ін.]// Наукові основи охорони та раціонального використання зрошуваних земель України. - К.: Аграрна наука. 2009. – С. 91-104.

446. Сташук В.А. Заходи щодо забезпечення сталого функціонування зрошу-ваних систем / В.А. Сташук, П.І. Коваленко, М.І. Ромащенко [та ін.] // Нау-кові основи охорони та раціонального використання зрошуваних земель України. - К.: Аграрна наука. 2009. – С. 231-257.

447. Стрижак Т.А. Экологическая проблема использования синтетических моющих средств / Т.А. Стрижак, Е.А. Коваленко, М.Г. Точило // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Инновационная модель экологической систе-мы промышленного района» «Белые ночи-2010», 3-6 июля 2010 г. Вестник МАНЕБ. Том 15, № 1. - Санкт-Петербург-Донецк. 2010. - С.336-339.

448. Струнников Э.Л. Об изменчивости биологических коэффициентов при расчете водопотребления сельскохозяйственных культур / Э.Л. Струнников // Гидротехника и мелиорация, 1977, № 12. – С. 52-53.

449. Судницын И.И. Движение почвенной влаги и водопотребление растений / И.И. Судницын. - М.: Изд-во МГУ, 1979. – 253 с.

450. Сучасний стан, основні проблеми водних меліорацій та шляхи їх вирішення / За ред. П.І. Коваленка. - К.: Аграрна наука, 2001. - 215 с.

451. Сычев В.Г. Оптимизация доз минеральных удобрений / В.Г. Сычев, Р.А. Афанасьев // Метериалы Всероссийского совещания «Экологические функ-ции агрохимии в современном земледелии». - М.: ВНИИА, 2008. – С. 197-202

452. Таубе П.Р. Химия и микробиология воды / П.Р. Таубе, А.Г. Баранова. - М.: Высш. шк., 1983. – 280 с.

453. Технология фосфорных и комплексных удобрений / Под ред. С.Д. Эвен-чика и А.А. Бродского. - М.: Химия, 1987. - 452 с.

454. Тимченко В.М. Эколого-гидрологические исследования водоемов северо-западного Причерноморья / В.М. Тимченко. - Киев: Наукова Думка, 1990. – 240 с.

455. Толстопятова Н.Г. Биогумус – высокоэффективное и экологически чистое удобрение / Н.Г. Толстопятова // Картофель и овощи. - 2009. № 7. – С, 6-7.

456. Толчельников Ю.С. Опыт орошения чернозёмов / Ю.С. Толчельников //

374

Гидротехника и мелиорация, - 1987, № 4. – С.63-67. 457. Тюрин И.В. Органическое вещество почв и его роль в почвообразовании

и плодородии / И.В. Тюрин. - М.-Л.: Сельхозгиз, 1937. - 287 с. 458. Уивер Ч.Б. Распространение минералогии глин / Ч.Б. Уивер. - М.: Изд-во

иностранной литературы, 1962. - С.342-368. 459. Український радянський енциклопедичний словник. - К. т.1. 1986. - 752

с., т.2. 1987. - 736с., т.3. 1987. - 736 с 460. Унифицированные методы анализа вод / Под общ. ред. Лурье Ю.Ю. - М.:

Химия, 1973. - 253 с. 461. Файбышенко Б.А. Водно-солевой режим грунтов при орошении / Б.А.

Файбышенко. - М.: Агропромиздат, 1986. – 303 с. 462. Филиппова В.Н. Почвенные процессы при орошении темно каштановых

почв южной Украины // Влияние длительного орошения на процессы почво-образования и плодородие почв. - М.: Изд-во АН СССР, 1955. – С. 87-114.

463. Філон В.І. Взасмодія мінеральних добрив з грунтом / В.І. Філон // Вісник аграрної науки. - 2009. № 7. – С. 19-20.

464. Фокин А.Д. Определение коэффициента гумификации органических ве-ществ в почве изотопно-индикаторным методом / А.Д. Фокин // Докл. ВАСХНИЛ. - 1981. - № 9. – С. 20-22.

465. Хитров Н.Б. Диагностика солонцовых почв / Н.Б. Хитров // Почвоведе-ние, 1984. - № 3. – С.31-43.

466. Хруслова Т.Н. Улучшение качества поливной воды на оросительных си-стемах Украинской ССР / Т.Н. Хруслова, Н.И. Завалий, Ж.А. Чёрная // По-вышение качества поливной воды. М.: Агропромиздат, 1990. – С. 62-63.

467. Хруслова Т.Н. Лабораторные исследования растворимости фосфогипса в воде водохранилища Сасык / Т.Н. Хруслова, П.С. Лозовицкий, В.А. Билай, М.И. Огородник //Мелиорация и водное хозяйство. - К.: Урожай, 1993. Вып. 78. – С.7-11.

468. Хруслова Т.Н., Немировский Г.Е. Приемы мелиорации почв и воды при орошении черноземов водой водохранилища Ялпуг / Т.Н. Хруслова, Г.Е. Немировский // Сб. научн. трудов “Вопросы мелиорации почв и воды”. - Ки-ев, УкрНИИГиМ, 1987. – С. 41-46.

469. Цемко В.П. Процессы рассеивания микроэлементов в почвах / В.П. Цем-ко, И.К. Паламарчук, Г.М. Залуцкая // Микроэлементы в окружающей среде. - К. Наукова думка, 1980. - С. 31-34

470. Циркуляр № 969 Департамента сельского хозяйства США. Классифика-ция оросительной воды (сокр. пер. с англ). 1955.

375

471. Черниченко И.Д. Классификация степеней слитогенеза деградирующих орошаемых и переувлажняемых черноземов Краснодарского края / И.Д. Черниченко, И.П. Суетов // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения. Темы и доклады Всероссийской конференции. - Москва 16-18 июня 1998 г. М. 1998. Т.1. – С.72-74.

472. Чижикова Н.П. Изменение минералогического состава черноземов ти-пичных при орошении / Н.П. Чижикова // Почвоведение. 1991. № 2. – С. 65-81.

473. Чижикова Н.П. Преобразование минералогического состава черноземов южных юго-запада Украины при орошении / Н.П. Чижикова, С.П. Позняк, Б.П. Градусов, И.Н. Гоголев // Почвоведение, 1992. № 8. – С.77-87.

474. Чирва Ю.А., Каленюк С.М., Жовтоног И.С., Козишкурт Н.Е. Способы рассоления орошаемых земель. - К. : Урожай, 1990. - 104 с.

475. Чорний С.Г. Ерозійно-небезпечні землі і особливості прояву ерозійних процесів на зрошуваних землях / С.Г. Чорний // Наукові основи охорони та раціонального використання зрошуваних земель України. - К.: Аграрна наука. 2009. – С. 188-193.

476. Шевченко О. А. Оцінка ефективності застосування сорбент-меліорантів для детоксикації ґрунтів, забруднених важкими металами / О. А.Шевченко, Ю. С. Крамарьова // Екологічні питання співіснування: людина-рослина: Матеріали Всеукраїнської наук.-практ. конференції. - К.: Центр екологічної освіти та інформації, 2009. – С. 140-143.

477. Шеин Е.В. Особенности экспериментального определения гидрофизиче-ских и гидрохимических параметров математических моделей влаго- и соле-переноса в почвах / Е.В. Шеин, Я.А. Пачепский, А.К. Губер, Т.И. Чехова // Почвоведение, 1995. - № 12. – С.1479-1486.

478. Шенявский А.Л. Оценка плодородия почвы методом гумусового баланса / А.Л. Шенявский. - М., 1973. – 29 с.

479. Шиллер Г.Г., Свинарев В.И. Режим орошения сельскохозяйственных культур в низовьях Волги / Г.Г. Шиллер, В.И. Свинарев // Сб. Режим ороше-ния сельскохозяйственных культур. - М., 1965. – С. 208-217.

480. Штойко Д.А. Методологические указания по применению биофизическо-го метода для определения эффективных запасов влаги в почве и сроков по-лива сельскохозяйственных культур / Д.А. Штойко. - Херсон, 1995. – 16 с.

481. Штойко Д.А. Режим орошения сельскохозяйственных культур / Д.А. Штойко // Орошаемое земледелие. - Киев.: Урожай, 1966. Вып. 1. – С.3-10.

482. Якість ґрунтів та сучасні стратегії удобрення / За ред. Д. Мельничука, Дж.

376

Хофмана, М. Городнього. - К.: Арістей, 2004. – 488 с. 483. Яковлев С.О. Коренева система сільськогосподарських культур при зро-

шенні / С.О. Яковлев // Зрошення. Вип. 81/7. - Київ.: Держсільгоспвидав УРСР, 1962. – С.40-65.

484. Яцик А.В. Водне господарство в Україні / А.В.Яцик. - К.: Генеза. 2000. – 456 с.

485. Яцик А.В. Екологічна безпека в Україні / А.В.Яцик. - Київ. Генеза. 2001. – 216 с.

486. Экосистемы в критических состояниях. - М.: Наука, 1989. – 155 с. 487. A non Tendenzen bei grossen Feldberenungen. Modile Beregnungsmashcinen

auf der Agritechnika. Taspo. 1987. 121.49:7. 488. Barber S.A. Corn residue management and organic matter / S.A.Barber. 1979.

Agron. J. 71:625-627. 489. Bresler E. Saline and Sodic Souls / E. Bresler, B.L. McNeal, D.L. Carter. New

York. 1982. 292 p. 490. Burton K.W. Clorophyll as an indicator of the upper critical tissue concentra-

tion of cfdmium in planrs / K.W. Burton, J.B. King, E. Morgan // Water, Air, Soil Pollut. 1986.V.27. № 1-2. P. 147-154. (Накопичення кадмію у рослинах).

491. Cyert R.M. A description and evaiuation of some firm simuiations. Proc. of the IBM Computing Simposium on simulation models and gaming / R.M. Cyert. N. Y.: IBM, White Plains, 1966.

492. Czyzyk F. Zawartosc metali ci^zkich w roslinnosci lajc nawadnianych scieka-mi / F. Czyzyk // Zeszyty problemowe posterxnv nauk rolniczych, z. 471: czesc II, 2000: 685 - 691.

493. De Smedt. A model for vertical soil water movement with infiltration, evapo-transpiration and drainage / De Smedt, S. Al-Khafaf, P.J. Wierenda // Contribu-tion from New Mexico Water Resources. Res. Inst. and New Mexico Agric. Exp. Stn. Las Cruces. N.M. USA. 88003. P. 37-52.

494. Eaton F.M. Soil soiution extractions at tenth-bar moisture percentages / F.M. Eaton, R.B. Harding, N.I. Ganje // Soil Sci. 1960. V. 90. № 4. Р. 253-259.

495. Einfluss vor Standort, Nutzung u. Bodeneigenschaften auf Belastungszustände von Böden // Umweltforschungszentrum Leiozig-Halle GmbH. Sektion Boden-forschung Bad Zauchstädt. Jahresbericht 1993. S. 333-335.

496. Evaluating soil contamination // Biol. Rept. 1990. V. 20. 25 p. 497. Farshi A.A. Modelling of yield of winter whest as a Function of soil water

availability / A.A. Farshi, J. Feyen, G. Belmans, K. De Wijngaert // Agric. Water Manage., 1987. 12. 323-339 p.

377

498. Field J.A. Comparison of field- and laboratory measured and predicted hydrau-lic properties of doill wiht macropores / J.A. Field, J.C. Parker, N.L. Powell // Soil Sci. 1985. V. 138 (6). P. 385-396.

499. Fukusima Vothiaki. X-Ray difraktion study of aquous montmorillonite emul-sions // Clas and Miner. 1984. V. 32. P. 4.

500. Guidelines: Land ewaluation for irrigated agriculture. FAO // Soil Bull. 1985. V. 55.

501. Kloke A. Contents of Ag, Cd, Cr, Pb, Hg and Ni in Plants Grown on contami-nated Soil / A. Kloke // Paper Presented to the Symposium on the Effects of Air-born Pollution on Vegetation, Warszawa, 1980. Ks. 109. Z. 81. S. 192-198.

502. Losovitskii P.S. Changes in the Properties of Southern Chernozem upon Long-Term Irrigation with Saline Water / P.S. Losovitskii, S.M. Kalenyuk // Interperi-odika, Great Britain, Birmingham, AL, ETATS-UNIS. Eurasian soil science. 2001. Vol. 34, no 4, pp. 478-495.

503. Losovitskii P.S. Effect of Chemical Ameliorants on the Chemistry of Surface Water Used for Irrigation / P.S. Losovitskii and Bilai. // Maik Nauka, Interperi-odika, Great Britain, Birmingham, Water Resources, Vol. 28, No. 4. 2001. pp. 451-460. Translated from Vodnye Resursy. Vol. 28, No. 4. 2001, hh. 494-504.

504. Losovitskii P.S. Impact of Mining Industry in the Krivoi Rog Deposit on the Chemical Composition of Soil in Adjacent Areas / P.S. Losovitskii, S.M. Kalenyuk // Interperiodika, Great Britain, Birmingham, AL, ETATS-UNIS. Eur-asian soil science. 2002, vol. 35, no 5, pp. 549-558.

505. Lozovitskii P S. The Effect of Irrigation Water Mineralization and the Irriga-tion Period on Salinization of Chernozems. / P.S. Losovitskii // Interperiodika, Great Britain, Birmingham, AL, ETATS-UNIS. Eurasian soil science. 2003, vol. 36, no 5, pp. 550-560. Original Russian Text Copyright.

506. Lozovitskii P.S. Variance Analysis of the Chemical Composition of Irrigation Water in Southern Ukrainian Regions. / P.S. Losovitskii // Interperiodika, Great Britain, Birmingham, AL, ETATS-UNIS. Eurasian soil science. 2003. Vol. 36, no 12, pp. 1334-1344. Original Russian Text Copyright.

507. Lozovitskii P.S. Changes in properties of southern chernozem under irrigation with groundwater / P.S. Losovitskii // British Library Direct. 96 Euston Road, London NW1 2DB, United Kingdom Original Russian Text Copyright. AGROKHIMIIA 2005, NUMB 5, pages 21-33.

508. Lozovitskii P. S. Changes in the properties of dark chestnut soils under the im-pact of long-term irrigation the Kakhovka Irrigation system /P.S. Losovitskii // USA. San Francisco, CA. Started: .TropHort. Life and Earth Sciences Biology-

378

Agriculture-Geography. 2009 - Questia Меdiа America of Original Russian Text Copyright: Почвоведение. 2005. № 5. С.620-633.

509. Lozovitskii P.S. Changes in the Properties of Dark Chestnut Soils under the Impact of Long-Term Irrigation (the Kakhovka Irrigation System) / P.S. Loso-vitskii // Interperiodika, Great Britain, Birmingham, AL, ETATS-UNIS. Eurasian soil science. 2005. Vol. 38, no 5, pp. 551-562. Original Russian Text Copyright.

510. Lozovitskii P. S. Thе effect of irrigation with sodium-magnesium chloride un-derground water on the properties of residually-solonetzic southern chernozem / P.S. Losovitskii // USA. San Francisco, CA. Started: TropHort. Life and Earth Sciences Biology-Agriculture-Geography. 2009 - Questia Меdiа America./ Origi-nal Russian Text Copyright: Agrokhimiya 2003 (8): 26-38.

511. Lozovitskii, P. S. Effect on the properties of a dark chestnut medium clay-loam soil by irrigation with the drainage waters of rice irrigation systems /P.S. Loso-vitskii // CAB Abstracts. USA. Lexington, Ky University of Kentucky. Original Russian Text Copyright: Agrokhimiya 2001. № 4. С. 46-60.

512. Lozovitskii P. S. Variance Analysis of the Chemical Composition of Irrigation Water in Southern Ukrainian Regions /P.S. Losovitskii // Great Britain. Cam-bridge. Illumina. [Eurasian Soil Sci./Pochvovedenie]. Vol. 36, no. 12, pp. 1334-1344. 2003.

513. Losovitskii P.S. Effect of Chemical Ameliorants on the Chemistry of Surface Water Used for Irrigation /P.S. Losovitskii and Bilai // Oxford-Cambridge/ MA. USA/ Ingenta connekt. Joint Commission Perspectives, Volume 28, Number 7, July 2008 , pp. 1-16(16)

514. McCree K.J. An eguation for the rate of respiration of white clover plants growth under controlled condition / K.J. McCree // Prediction and measurementof photosynthesic productivity. Wageningen: Pudoc, 1970. P. 221-229.

515. Mermut K.K., Creble Iqsiabhier. The nature of amectiones in nome fine retured lukustrine parent materiales in southern Saskathem / K.K. Mermut, Creble Iqsia-bhier. // Can. J. Soil. Sci. 1984. V. 64. P. 4.

516. Meybeck M. Global Freshwater Quality: A First Assesment. GEMS: Global Environment Monitoring System / M. Meybeck, D. Chapman, R. Helmer. WHO/UNER/-Oxford, 1989. – 298 p.

517. Miyamoto S. Sulfurie aсid effects on water infiltration and chemical properties of alkaline sails and water / S. Miyamoto, I.L. Sroehlein // Trans. ASAE. St. Jo-seph, Mich. 1986. 29.5: 1288-1296.

518. Mocek A. Wiazanie Cu, Pb, Zn przex prochnice w glebach zanieczyszczonych emisiami hut miedzi / A. Mocek, W. Oweczarzak // Zesz. probl. Post nauk rol.

379

1993. Ks. 411. S.293-298. 519. Mortland M.M. Clay-organic complexes and interactions / M.M. Mortland //

Adv. in Agronomy. 1970. V. 22. P. 75-117. 520. Oster I. Sprinkling and Ponding technigues for reclaiming saline Soils / I. Os-

ter, L. Willardson, G. Hoffman // Transaction of the ASAE 1972,15, G 1115-1117.

521. Phosphates and Phosphoric Acid. New-York and Basel: Dekkep. Inc., 1989. P. 542.

522. Rengasany P. Importance of calcium in irrigation with saline - sodis water - a viewpoint / P. Rengasany // Agr. Water Vonog, 1987, 12..3: 207-219.

523. Richards L.A. Diagnosis and Improverment of Saline and Alkali Soils. / L.A. Richards // Agricultre HanHandook. № 60. USDA, 1954.

524. Salt D.E. Phytoremediation: a novel stragy for removal of toxic metals from the en vironmtnt using plants / D.E. Salt, M. Blaylock, N. Kumar, V. Etat. Dushenkov // Biotechnology. 1995.V.B.P. 468-474.

525. Shachlette H.T. Element content rations in soils and other surficial materials of The conterminous United States / H.T. Shachlette, J.G. Boerngen // U.S. Geologi-cal Survey Prof. Paper. 1270. Washington, 1984. P. 105.

526. Singh M., Poonia S.P. Effect of water guality on dissolution of gypsum frag-ments / M. Singh, S.P. Poonia // I. Indian. Soc. soil. Sc. 1988. 36.2: 330-333.

527. Singh P., Wolkewitz H. Evapotranspiration, Pan Evaporation and Soil Water Relationships for Wheat (Triticum aestivum) / P. Singh, H. Wolkewitz // Agric. Water Manage, 1988. 13. 1. 65-81 p.

528. Soil survey investigation for irrigation / FAO soil bulletin. 42 - FAO. Rome, 1979. 188 р.

529. Soil Survey Manual, Hand book. 1951. № 18. 530. Suarez D.L. Practical model for predicting soil salinity under transit conditions

/ D.L. Suarez, J. Simunek, M. Guzy // Proc. Int. Workshop on Integrated Man-agement for Sustainable Use of Salt Affected Soils. BSWM. Diliman, Queron City, Manila, the Philippines. Nov. 6-10. 1995. P.39-54.

531. Szabolch I. Salt Balanse and Salt. Trans. of 9-th Int. Congr / I. Szabolch, K. Dorab // Of Soil Sci. V. I. Adelaide. Australia. 1955.

532. Tite M.S. Effect of climate on the magnetic susceptibility of soils / M.S. Tite, R.E. Linigton // Nature. 1975. V. 256. № 5518. Р. 565-566.

533. Tvaluating soil contamination // Biol. Rept. 1990. V. 20. 25 p. 534. Van Genuchten M.Th. Determining Transport parameners from solute dis-

placement experiments / M.Th. Van Genuchten // U.S. Department of agriculture.

380

Salinity Laboreatory Riverside, Califprnia, 1981. 88 h. 535. Wagener R.J. Estimation and application of soil hydrological propoties for ew-

aluation and enviromental propotection / R.J. Wagener // Trans. Of 14 th It. Cong. Of Soil Sci. Kyoto. Aug. 12-18.1990. V.1, comiss. 1. Kyoto: Issc, 1990. P. 50-55.

536. Whitney M., Cameron F.K. The chemistry of the soil as related fo crop produc-tion / M. Whitney, F.K. Cameron // US Dep. Agric. Bureau of Soil. Bull. № 22. 1903. 71 р.

537. Wilcox L. V. Determination of the Quality of Irrigation Water / L. V. Wilcox // Aggrig. Inform. Publ.(USDA Wash.). № 197. 1958.

538. Wu L. Predicting the Soil Water Cgaracteristic from the Aggregate-Size Distri-bution / L. Wu, J.A. Vomocil // M. Th. van Genucheten,F.J. Leij and L.J. Lund (ed.). Indirect Methods for Estimating the Hydraulic Properties of Unsaturated Soils. Riverside, University of California. 1992. P. 139-145.

539. Digest. EUWATER. Транснациональное интегрированное управление вод-ными ресурсами в сельськом хозяйстве для Европейского Водного екстрен-ного контроля (Украина, Одеский регион). WWW.EU-WATER.EU

dea.edu.uadea.edu.ua/img/source/Doc/disLozov.pdf · 1 Міністерство екології...

Documents

Transcript of dea.edu.uadea.edu.ua/img/source/Doc/disLozov.pdf · 1 Міністерство екології...