Влияние полива на почву

Актуальность проблемы.

Реструктуризация угольной отрасли России, начатая в 1994 году, была вызвана необходимостью перехода к рыночной экономике. К началу реструктуризации производственный потенциал отрасли включал, в основном, морально и физически устаревший шахтный фонд, а наиболее убыточные шахты отрабатывали некондиционные запасы угля в тяжелых горно­геологических условиях.

Процесс реструктуризации осуществляется путем широкомасштабных структурных преобразований, выполняемых в соответствии с «Основными направлениями реструктуризации угольной промышленности России», утвержденными Правительством Российской Федерации 14 июля 1995 года (Экологический вестник Дона, 2009, с. 235).

С резким возрастанием притоков подземных вод в шахты в период массового закрытия и изменения их уровня, а также вследствие увеличения числа техногенных источников загрязнения проблема охраны и восстановления качества ресурсов подземных вод на территориях, прилегающим к зонам влияния закрытых шахт, еще более обострились.

На территории пяти районов области отмечено ухудшение качества подземных грунтовых вод, используемых населением в качестве основного источника питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения. Так, например, в пос. Горняцком и др. в колодцах и родниках минерализация воды, содержание магния, сульфатов, марганца, железа и других загрязняющих веществ как минимум в 3-6 раз превышает предельно допустимое (Экологический вестник Дона, 2009, с. 236).

На территории ликвидируемых шахт угледобывающего комплекса

Восточного Донбасса (более 89 тыс. га) сформировались особые,

преимущественно, негативные в экологическом отношении, процессы и

явления. Прежде всего, они обусловлены проявлением «вторичных»

техногенных процессов, вызванных затоплением подземных горных

выработок, подтоплением земной поверхности шахтными водами,

вытеснением из техногенных пустот на поверхность вредных и опасных рудничных газов, возгоранием породных отвалов, образованием провалов земной поверхности и т.д.

Закрытие шахт завершается выходом на земную поверхность высокоминерализованных шахтных или загрязненных ими грунтовых вод, нарушающих экологию почв, водотоков и водоемов. Степень загрязнения поверхностной гидросферы обусловлена объемами выходящих шахтных вод, их минерализацией и особенностями загрязняемого объекта. Кроме того, загрязнению подвержены подземные воды, входящие в контакт с водами техногенными. Масштабы и экологические последствия этих процессов обрели особую значимость, так как площади их влияния находятся в хозяйственном использовании, а реки и грунтовые воды являются источниками питьевого водоснабжения населения региона (Экологический вестник Дона, 2008, с. 202).

На сельскохозяйственных угодьях наблюдается прогрессирующее распространение следующих негативных процессов:

•            водная эрозия на площади 3,22 млн. га;

•            ветровая эрозия - 6,01 млн. га;

•            подтопление - 0,3 млн. га;

•            засоление - 0,3 млн. га;

(Экологический вестник Дона, 2008, с. 90).

Я живу в поселке Горняцком Белокалитвинского района. Наша территория относится к Восточному Донбассу. Начиная с 1996 года в результате реструктуризации угольной промышленности были закрыты 3 шахты, относящиеся к Горняцкому Шахтоуправлению (ГШУ), и обогатительная фабрика ЦОФ Горняцкая. В результате этого процесса жители поселка стали отмечать изменение количества колодезной, родниковой воды, снижение урожая (огурцов, моркови). Поэтому я

 решила узнать причину этого процесса.

3.1Условия роста и развития растений. Для правильного роста и развития растениям требуются определенные условия внешней среды. Основные из них - воздух, вода, свет, тепло и питательные вещества. Все эти условия равнозначны и поэтому ни один из них не может быть заменен другим. При отсутствии одного из условий действие остальных в значительной степени ослабляется или же и вовсе прекращается. Человек способен влиять на рост и развитие растений, изменяя указанные условия: при недостатке воды - использовать полив, при недостатке минеральных веществ в почве - вносить неорганические и органические удобрения.Засоление почв. Засоление — это недуг, который приносит массу страданий не только людям, он убивает живую почву, делает ее бесплодной. Засоление почвы может происходить в силу естественных причин (образование солонцов и солончаков), а также из-за неправильного орошения сельскохозяйственных угодий. Хозяева, имеющие колодцы, неглубокие скважины, используют для полива своих грядок грунтовую воду - так называемую верховодку. Вода из верхнего горизонта отличается сильной минерализацией. Она содержит в различных пропорциях карбонатные, сульфатные, хлоридные соединения, соли кальция, магния, железа, натрия и других элементов. В результате полива минерализованной водой повышается концентрация почвенных солей — это немного напоминает недостаток влаги в почве, и в том и в другом случае концентрация почвенного раствора повышенная.К сожалению, засоление почвы бывает не только естественным, но и вторичным, возникающим в результате неправильных поливов. Чтобы избежать этого, нужно постоянно делать анализ поливной воды на содержание в ней солей, соблюдать нормы полива, рыхлить и мульчировать почву.

На урожай оказывает влияние механический состав почвы и ее плодородие, которое в значительной мере зависит от количества растворенных в почве минеральных солей (концентрация почвенного раствора).

Избыток солей оказывает отрицательное действие на рост и развитие растений, а иногда приводит и к их гибели. Величина урожая во многом зависит     также          от      кислотности        почвы.

3.2Значение воды для растений. Растения примерно на 80% состоят из воды. Вода необходима для передвижения питательных веществ. Часть ее используется на образование органических веществ. Главная же масса воды испаряется в воздух листьями (Биология 6 класс, В. В. Пасечник - М.: Дрофа, 2000 г., - 272 с.).

Вода поступает в растение из почвы через корневые волоски и молодые части корней и по сосудам разносится по всей его надземной части. В вакуолях растительных клеток растворены различные вещества. Молекулы этих веществ, растворенные в клеточном соке, оказывают давление на цитоплазму, которая хорошо пропускает воду, но препятствует прохождению через нее растворенных в воде частиц. Давление растворенных в воде веществ на цитоплазму называется осмотическим давлением. Вода, поглощенная растворенными в клеточном соке веществами, также оказывает давление на цитоплазму и растягивает до известного предела эластичную оболочку клетки. Клеточный сок с растворенными в нем веществами постоянно поддерживает растительную ткань в напряженном состоянии, и лишь при большой потере воды, при увядании, это напряжение (тургор) в растении исчезает.

Растения, как и все живые организмы, нуждаются в пище. Растения питаются, поглощая из внешней среды определенные вещества, усваивают их и превращают в вещества своего тела. Можно выделить два типа питания у растительных организмов:

1. Почвенное (минеральное) - поглощение воды с минеральными веществами;

2. Воздушное (фотосинтез) - процесс образования органических веществ из неорганических использованием энергии света. Процесс протекает в хлоропластах.

Для протекания этих процессов необходимы условия:

•                 свет;

•                 плодородные почвы;

•                 вода;

•                 определенный температурный режим (оптимальный +19+20°С).

3.3.Значение воды для животных. Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. Значение воды в процессах жизнедеятельности определяется тем, что она является основной средой в клетке, где осуществляются процессы метаболизма, служит важнейшим исходным, промежуточным или конечным продуктом биохимических реакций. Особая роль воды для наземных организмов (особенно растений) заключается в необходимости постоянного пополнения ее из-за потерь при испарении. Поэтому вся эволюция наземных организмов шла в направлении приспособления к активному добыванию и экономному использованию влаги. Наконец, для многих видов растений, животных, грибов и микроорганизмов вода является непосредственной средой их обитания.Большинство органических веществ биосферы представляют собой продукты фотосинтеза. Без воды не может происходить фотосинтез. Вода - единственный источник кислорода, выделяемого в атмосферу при фотосинтезе. Она необходима для биохимических и физиологических процессов, происходящих в организме. Живые организмы, в том числе человек, состоящий на 80% из воды, не могут обойтись без воды. Потеря 10- 20% воды приводит к их гибели.

       3.4   Полив. Виды полива.

Чтобы этого не произошло, человек использует разные виды полива сельскохозяйственных растений.

Выбор наиболее подходящего зависит от климатических условий, рельефа местности, объектов полива и имеющегося оборудования. В современных условиях используют следующие способы полива: поверхностный, дождевание, внутрипочвенный, капельный. На нашей территории чаще используются два из них: дождевание и поверхностный полив.

Полив дождеванием состоит в разбрызгивании воды над поверхностью орошаемой площади специальными дождевальными агрегатами. Это наиболее эффективный способ, так как он приближает создающиеся условия к естественному увлажнению. При этом происходит увлажнение не только почвы, но и приземного слоя воздуха и растений. При таком способе можно регулировать поливные нормы в широком диапазоне и применять его не только для предпосевных и вегетационных, но и для специальных поливов: освежительных, удобрительных, противозаморозковых.

        При этом способе полива исключается возможность заболачивания и резко уменьшается опасность засоления, вместе с водой удобно наносить некорневую подкормку и совмещать полив с опрыскиванием растворами препаратов для уничтожения вредителей. Поливной водой смываются с листьев некоторые насекомые. У растений быстро восстанавливается тургор, увеличивается степень раскрытия устьиц, в результате чего повышается интенсивность ассимиляции и улучшается воздушное питание растений. Дождевание позволяет не только получать высокие урожаи, но и существенно улучшать качество продукции овощных и других культур.

        К недостаткам орошения относятся неравномерная степень увлажнения почвы при ветре более 3 м/с, малая глубина промывания почвы, бутонов цветов крупными каплями дождя. К минусам дождевания также относятся большой расход воды, образование почвенной корки, попадание воды на листовой аппарат растений, что кроме риска механических повреждений и солнечных ожогов листьев, приводит к повышению фона грибковых

заболеваний на многих культурах. Кроме этого, дождевание увлажняет почву не только в прикорневой зоне, а по всей площади, включая проходы и проезды, что влечёт за собой определенные трудности с обработкой площадей в периоды после проведения поливов и стимулирует рост сорных растений.

При поверхностном поливе воду подают на участок сплошным слоем или полосами. Основными его преимуществами являются простота и минимальные затраты на проведение, кроме того, этот способ предотвращает попадание воды на листья растений, что для многих культур, является благоприятным условием. К недостаткам можно отнести ограниченные возможности применения (на участках с большим уклоном или отсутствием уклонов), значительную эрозию почвы, образование почвенной корки, большой расход воды, неравномерность увлажнения.

Поливная вода оказывает не только положительное, но и отрицательное воздействие на почву, растения и их урожай.

Вода оказывает глубокое воздействие на почвообразовательный процесс, вызывая существенные изменения физического состояния почвы, солевого режима, тепловых свойств и воздушного режима, химических и микробиологических процессов, темпа накопления и разложения органического вещества почвы. При орошении значительно усиливаются ростовые процессы, разрастается мощная корневая система растений, что способствует обогащению почвы растительными остатками, органическим веществом. Наряду с положительным влиянием орошения на почву и ее плодородие, неурегулированные поливы (несвоевременность поливов, избыток или недостаток поливных норм) вызывают большие отрицательные последствия. Так, под влиянием потоков воды при наземных способах полива и ударов капель при дождевании разрушаются структурные агрегаты, образуется корка на поверхности почвы, ухудшается воздушный и пищевой режимы.

Условия почвообразования: процесс почвообразования определяется

климатическими условиями (количеством осадков, температура,

относительная влажность воздуха), характером растительности (высота и густота травостоя), химическим и механическим составами материнских пород, рельефом и возрастом отдельных участков. Господство дерновых злаков, многообразие разнотравья со значительным количеством фитомассы, интенсивный круговорот минеральных веществ и азота, быстрая гумификация и минерализация растительного опада приводят к формированию богатых гумусом черноземов, каштановых почв.

                              4.Практическая часть.

    Для Белокалитвинского района характерны аллювиальные луговые почвы, насыщенные и чернозёмовидные (серопески) вдоль реки Калитва и черноземы южные.

    Черноземы южные: гумусовый слой - 60-93 см, белоглазка - толщина 50 см, глубина залегания 70-130 см, материнская порода - расположена на глубине 130-170 см и толщина 50-60 см, далее гипсовые с толщиной до 10 см и снова материнские породы.

     Большая часть жителей поселка Горняцкого проживает в частном секторе, а остальные имеют дачные участки. Изучая природу родного края, мы знакомились с типами почв, которые характерны для нашего района. В этом году появилась возможность провести исследования и больше узнать о почвах.

    Жители улиц Новая и Восточная для полива огородов используют воду из колодцев или балки. Взяты 12 проб воды из 6 колодцев (по 2 пробы из колодца). Отобрано 18 проб почвы.      

    Пробы воды, отобранные из колодцев по ул. Новая д. 17,19, 21 (9 проб), показали повышенное содержание хлоридов - превышение нормы по ГОСТу в 1,5 раза и составило 443,7 - 567 мг/л. Летом количество солей в воде возрастает: вода на вкус солоноватая, увеличивается содержание хлорид - анионов (сами хозяева колодцев отмечают, что во время полива вода выкачивается из колодца, что вызывает подъем воды из более глубоких горизонтов и вода поступает более соленая). Если температура воды более +20 градусов С, то пить ее нельзя, т. к. сильно ощущается соленый вкус. Осенью количество хлоридов в воде 275-306 мг/л.

     Жители ул. Восточной д.45-53 используют воду, которая протекает на дне балки. Было отобрано 6 проб (3 пробы - апрель 2011, 3 пробы - сентябрь 2012 года). Результаты: ОЖ- 34мг-экв/л, хлориды - 745мг/л, сульфаты - 560мг/л, запах - 2 балла, летом показатель железа увеличился до 0,3.

    Водная вытяжка, приготовленная из проб почвы, отобранной из этих

участков, показывает повышенное содержание хлорид -ионов - при добавлении нитрата серебра образуется густой творожистый осадок. Почва плотная, тяжелая, образуется корка. Отмечено снижение урожая картофеля (хотя удобрения вносятся органические и минеральные регулярно) .

      Для сравнения были взяты пробы почв (9 проб): ул. Новая д. 2,6,8, ул. Восточная, д. 8,10,12. Здесь для полива используется водопроводная вода (ОЖ - 13 мг-экв/л, хлориды - 230 мг/л, сульфаты - 60 мг/л) Удобрения вносятся регулярно и по норме. Хозяева отметили стабильность урожая картофеля, томатов и др.

 4.1. Анализ проб воды. С помощью комплекта химических реактивов НКВ-Р, выпущенного ЗАО «КРИСМАС+»