2.2. Влияние на напояването върху почвените процеси и микроклимата
Напояването създава благоприятни условия за регулиране на външните условия на живот на растенията. Под негово влияние настъпват дълбоки промени в почвата и повърхностните слоеве на въздуха. Те могат да бъдат благоприятни и неблагоприятни за растенията. Задачата на фермерите е чрез подходящи методи да укрепят едни и да отслабят други и да постигнат висок ефект на напояване.
Влияние на напояването върху почвата.Водата е един от най-важните фактори за образуване на почвата. Систематичното напояване може да промени посоката на почвообразуващия процес. Когато разработваме нова територия за напояване, ние някак си я преместваме в зона с по-влажен климат.
Влиянието на поливната вода върху почвата се отличава с голямо разнообразие: тя променя агрегатното състояние на почвата, интензивността и хода на химичните, микробиологичните процеси, хода на разрушаване и натрупване на органични вещества и др. Тези промени в крайна сметка определят въздушния и топлинния режим на почвата и режима на хранене на растенията.
Промяната във физическите условия се изразява преди всичко в разрушаването на структурните агрегати от големи маси капково-течна вода. Това води до наводняване на почвата, образуване на кора, намаляване на нейната водопропускливост и порьозност.
Отрицателните страни са присъщи главно на прекомерното напояване. При правилен избор на методи за напояване, стриктно регулиране на водата, доставяна на полето, и подходящи земеделски практики, отрицателното въздействие на водата за напояване върху почвата може да бъде незначително. По този начин разрушаването на структурните агрегати, което се наблюдава при наводняване на почвата, е почти напълно елиминирано, когато се овлажнява чрез капилярно действие.
Това заключение, което е от голямо значение за поливното земеделие, е установено от G.I. Павлова. Той показа тази суха гърдапочвата, потопена във вода, "експлодира" и се разпада на частици от въздушни колби, които яростно се отделят от нея под напора на водата. Ако гърдата преди това е била подложена на бавно капилярно овлажняване, тогава при следващото й потапяне във вода тя не се свива.
Зоната на сблъсък на големи маси капково-течна вода и почва може да бъде ограничена при напояване по дълбоки тесни бразди с малка струя, при напояване по протежение на пукнатини и т.н. Напукването е полезно и при напояване чрез разпръскване - предотвратява образуването на локви на повърхността на полето, измиване на плодородния слой на почвата.
Трябва да се отбележи, че обща оценка на начина на напояване по един, макар и важен, показател не може да бъде дадена. Биологията на ориза например е такава, че за тази култура наводняването е най-добрият начин за поливане, въпреки някои от отрицателните му страни.
Водата се филтрира в дълбочина, отмива частиците тиня от обработваемия периодично разрохкан слой и ги отвежда в подобораемия слой. В същото време на определена дълбочина се образува слой с повишено уплътняване, който често е трудно проникващ за водата, въздуха и корените на растенията. Уплътненият слой трябва да се разруши, като периодично се задълбочава обработката на почвата. При често и обилно поливане орният слой бързо се уплътнява, което влошава неговата аерация.
Излишната вода за напояване ерозира и отмива най-плодородния горен почвен слой. Този процес е особено важен при напояване с повишена струя на полета с голям наклон (напоителна ерозия).
За да се предотврати ерозията на напояването, е важно да се спазват правилата: доставката на вода за напояване трябва да съответства на скоростта на нейното усвояване от почвата. Също така е полезно да се увеличи водопропускливостта на почви с тежък механичен състав с всички известни в агрономията средства, включително подходящо третиране.
Част от излишъкаводата за напояване прониква дълбоко в почвата и допринася за повишаване на нивото на подземните води. При умерената им надморска височина (не по-близо от 1,5-2 m до повърхността) се развива ливадният процес на почвообразуване. Разходът на вода от култивираните растения се увеличава рязко, добивите се увеличават при правилна агротехника.При твърде високо повишаване на подпочвените води кореновият слой на почвата може да се преовлажни и нейното плодородие може да се влоши рязко. В преовлажнена почва корените трудно дишат поради липса на кислород, а растенията изпитват токсичните ефекти на продуктите от анаеробния процес - сероводород, метан. За избягване на преовлажняване е необходимо прилагането на редица мерки, включително борба с филтрацията от канали, а при подходящи условия и изграждане на колекторно-дренажна мрежа.
Напояването има положителен ефект върху физичните свойства на почвата. Почвата, която е в състояние на орна зрялост, се характеризира с ниска специфична устойчивост, лесно се обработва, раздробява се добре, придобивайки гранулирана структура. Водата за напояване носи известно количество частици от каменна тиня, които се утаяват върху нивите под формата на тиня. Слоят на поливните почви непрекъснато расте и може да достигне дебелина от 0,4-0,5 cm годишно.
Въздействайки върху биологичните фактори (растения, микроорганизми), поливната вода подобрява физичните свойства на почвата. При правилно провеждане на поливно земеделие, особено при правилни сеитбообръщения, системи за обработка на почвата, торене, напояване, почвената структура и водопропускливостта на почвата се подобряват.
Излужването е особено забележимо при поливане с минерализирани води, които допринасят за промяна на фракционния състав на хумуса, увеличаване на дела на фулвинови киселини и водното съдържание на хумус. В същото време стойността на последния като структурообразуващ агентнамалява. Следователно използването на минерализирана вода за напояване е ограничено от определени условия (вижте раздел 5).
Напояването влияе върху химичните свойства на почвата по много начини. Водата за напояване действа предимно като разтворител и като среда, в която лесно могат да протичат химически процеси. С увеличаване на количеството вода в почвата концентрацията на почвения разтвор намалява и се увеличава разтворимият му ефект. Това се улеснява от наличието на CO2 във водата за напояване.
Напояването ускорява изветряването на първичните минерали, ако те присъстват в почвата. По време на химическо изветряне част от освободените калций и магнезий, заедно с освободения натрий, могат да бъдат измити в подземните води, повишавайки тяхната минерализация.
Овлажняването на кореновия слой е свързано с измиване в дълбините на разтворими хранителни вещества, което най-ясно се наблюдава при нитратите. Известно време след поливането, когато започне изпарението и водата се повиши, разтворимите хранителни вещества отново се издигат до горните слоеве на почвата. Но ако умереното поливане промени разпределението им върху почвените слоеве, тогава с обилно поливане те могат да бъдат измити от кореновия слой. Растенията са лишени от част от хранителните вещества.
Когато вредните соли (NaCl, Na2SO4 и др.) се измият от коренообитаемия слой, почвата се обезсолява. Обезсоляване на почви и скали под въздействието на напояване се наблюдава в дренирани и слабо дренирани водопроизводителни райони. При повишена соленост на почвата се използва специално промивно или обезсоляващо напояване.
Напояването влияе върху химичните свойства на почвата и защото поливната вода и намулите винаги съдържат едно или друго количество соли. Водите за напояване могат да съдържат както полезни, така и вредни за растенията соли, осоленипочвата и я карат да стане алкална.
Повторното осоляване е свързано със стопанската дейност на човека. По-скоро се среща на напоявани земи с лош естествен отток на подпочвените води. Покачването на солите до коренния слой и неговото засоляване може да причини прекомерно напояване, което води до повишаване на нивото на минерализираните подземни води, ако преминават през дебелината на солените скали: солите преминават в подпочвените води, а с тях и в кореновия слой на почвата.
Според B.I. Лактионова, А.П. Сафонов и П.Н. Laser (1987), повторното засоляване на напояваните земи в южната част на Украйна възниква, когато минерализираните води (1,5-3 g/l) се използват за напояване, когато подпочвените води са плитки (по-малко от 2 m) с минерализация над 3 g/l, както и на места, където се изпускат напоителни и подземни води.
По почвите в близост до новите канали се появяват първите признаци на засоляване. През следващите години се разпространява върху цялата поливна площ. Десетилетия по-късно се наблюдава засоляване на старите напоявани площи и изместване на солите към периферните райони, включително планинските земи. Съвременните технически средства позволяват успешно справяне с вторичното засоляване (виж раздел 7).
В агротехнически план влиянието на напояването върху микробиологичните процеси в почвата е много важно. За жизнената дейност на микроорганизмите, както и на растенията, е необходима определена влажност на почвата, която често е близка до оптималната влажност на растенията. С влажността на увяхването активността на микроорганизмите се отслабва.
Най-ниската влажност, при която гъбите и актиномицетите все още се развиват слабо, съответства на приблизително 80-95% от максималната хигроскопичност на почвата. При поливане се възобновява дейността на микроорганизмите, в резултат на което протичат процесите на трансформациявещества в почвата.
Бактерии - нитрификатори при влажност, съответстваща на два пъти максималната хигроскопичност, без набиране. Оптималната влажност на почвата за тези микроорганизми е около 60% от влажността на почвата. С по-нататъшно увеличаване на влажността на почвата тяхната активност намалява. Твърде рядкото поливане и честото пренасочване подобряват процеса на нитрификация.
Дори повече поливане влияе върху активността на нодулните бактерии. В сухите райони почти не се образуват нодули по корените на бобовите растения. При напояване този процес протича нормално и азотното хранене расте по-добре.
Според тригодишните данни на Ю.Ф. Насонов (1977), броят на нодулите на едно грахово растение нараства при напояване от 8,6 (при неполивна контрола) на 16,6, а броят на нодулите на едно грахово растение нараства съответно от 15,1 на 25,6.
При обилно и прекомерно поливане част от въздуха от почвените пори се измества от вода, активността на анаеробните микроорганизми се увеличава, а активността на аеробите отслабва или спира. Колкото по-дълги са междинните поливни периоди, толкова по-големи са разликите в хода и посоката на микробиологичните процеси преди и след напояването.
Напояването коренно променя хода на биологичните процеси в почвата. Увеличаването на влажността на почвата в рамките на оптималното, разбира се, увеличава броя на микроорганизмите, засилва тяхната активност. Нивото на биологична активност на почвата е свързано с активността на микроорганизмите. Изразява се като количеството въглероден диоксид, отделено от площ от 1 m2 от повърхността на почвата за определено време. Това е общ показател, който отчита дишането на микроорганизмите, биохимичните преобразувания в почвата, дишането на корените на растенията и др., но водеща роля в този процес имат микроорганизмите.
Таблица 3 показва резултатите от наблюденията, проведени върху кестеновата почва на Ингулецнапоителна система, които показват ефекта от напояването върху броя на микроорганизмите и биологичната активност на почвата.
3. Влияние на напояването с прясна и отпадна вода върху влажността, количество
бактерии и почвена биологична активност при посев на царевица.
Влажност на почвата в слой 0-20 cm, %
Общ брой бактерии на MPA, хиляди на 1 ha суха почва
Количество CO2, отделяно от почвата, mg/m2 на ден