(2). Влияние орошения на почвенные процессы и микроклимат

Орошение — подвод воды на поля, испытывающие недостаток влаги, и увеличение её запасов в корнеобитаемом слое почвы в целях увеличения плодородия почвы.

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. Задача в том, чтобы соответствующими приемами не допускать возможных вредных действий оросительной воды на почву и растения, а максимально усилить ее полезное влияние.

Орошение влияет на микроклимат, физические, химические, биохимические и биологические процессы, происходящие в почве. В результате орошения изменяется влажность, температура, теплоемкость, механический состав, пористость, структура, водопроницаемость и водоудерживающая способность, сила сцепления почвенных частиц, содержание и распределение по горизонтам в почве химических элементов и соединений, уровень грунтовых вод, их минерализация, микробиологическая активность почвы, микроклимат над орошаемой территорией и т. д.

Орошение оказывает положительное влияние на физическое состояние почвы, уменьшает ее удельное сопротивление при вспашке и придает ей физическую, или пахотную, спелость. При обработке такая почва лучше рыхлится и крошится, меньше оказывает механическое сопротивление тяговым усилиям.

Теплоемкость сухой почвы меньше, чем воды. В жаркое время поливная вода обычно холоднее, а в осеннее теплее, чем воздух и почва. Влажная почва днем поглощает тепла больше, чем сухая, а ночью излучает меньше тепла вследствие увлажнения приземного слоя воздуха, поэтому в летнее время влажная почва обычно холоднее, а в холодное теплее сухой. Увлажнение почвы уменьшает силу сцепления частиц и прочность глинистой и суглинистой почв, а песчаные почвы, наоборот, становятся тверже. В почве, затопленной слоем воды, комочки распадаются и даже расплываются. Высыхая, глинистая почва образует плотную корку с трещинами, которую необходимо своевременно разрушать культивацией.

Оросительная вода несет некоторое количество взмученных илистых частиц, оседающих на полях в виде плодородных наносов и частично вмываются вглубь, изменяя ее механический состав. В течение многих лет слой ирригационного наноса может достигнуть значительной величины. Например, в районе Бухары за многовековой период орошения слой наносов составил 3,5…5 м, а в Хорезме — 7 м. Многолетнее орошение в этих районах создало новую культурно-поливную почку.

Вода является хорошим растворителем, а это способствует мобилизации элементов питания и улучшает питательный режим растений. Оросительная вода содержит также растворенные минеральные и органические соединения, причем наиболее высокую минерализацию имеют грунтовые воды, применяемые для полива, речные воды обычно слабо минерализованы. Поступление в почву вместе с поливной водой азота, калия, фосфорной кислоты пополняет запасы питательных веществ. В то же время оросительная вода является хорошим растворителем химических соединений, содержащихся в почве, при поливе из почвы вымываются вредные соли, что улучшает качество почвы.

Орошение оказывает значительное влияние и на химические свойства почвы. Оросительная вода, содержащая СО2 действует, прежде всего, как растворитель и как среда, в которой легко протекают химические процессы. Она вымывает за пределы корнеобитаемого слоя вредные соли (NaCl, Na2C03 и др.).

При орошении в условиях оптимальной влажности почвы активизируются микробиологические процессы. Оно замедляет минерализацию растительных остатков, способствует накоплению, гумуса и активизирует процесс нитрификации. Особенно большое влияние поливы оказывают на деятельность клубеньковых бактерий, которые в засушливых районах почти не образуются на корнях бобовых растений. Орошение создает также благоприятные условия для жизни и размножения дождевых червей, которые способствуют образованию структуры почвы.

С микробиологической деятельностью тесно связаны превращения органического вещества в почве. С одной, стороны, усиленная деятельность аэробных микроорганизмов в условиях умеренного орошения ускоряет разрушение органического вещества, в том числе гумуса. Это влечет за собой также и разрушение почвенной структуры. С другой стороны, в почве усиливается накопление органического вещества в связи с резким повышением урожая сельскохозяйственных культур и увеличением массы их корней, которые превращаются в перегнойные вещества, участвующие в создании прочной почвенной структуры. При благоприятных условиях второй процесс опережает первый.

Орошение изменяет и микроклимат приземного слоя воздуха орошаемой территории, понижая днем максимальную температуру воздуха (на высоте 0,5 м разница достигает 6°С), а ночью повышает минимальную (разница достигает 3°С). В холодную погоду с помощью орошения согревают почву и воздух, что позволяет обезвредить действие заморозков до -3,5 °С.

Поливы повышают относительную влажность воздуха (разность достигает 20…50%), снижают максимальную температуру поверхности почвы (разница достигает 25°С) и уменьшают амплитуду ее колебания по сравнению с неорошаемой на 10… 15 °C. Увлажненная почва, имеющая более высокую теплоемкость, чем сухая, медленно нагревается днем и медленно охлаждается ночью. Это обеспечивает более плавный суточный ход температуры и позволяет применять орошение для борьбы с заморозками. В некоторых случаях, например для раннего полива риса, оросительную воду обогревают естественным путем в открытых водоемах.

В связи с понижением температуры почвы понижается и температура приземных слоев воздуха примерно на высоту 1,5 м от поверхности почвы, а иногда и более. В пределах этого слоя воздуха в большинстве случаев и развивается растение. А вследствие повышения влажности почвы при орошении и усилении испарения с ее поверхности повышается и влажность приземных слоев воздуха, что ослабляет воздушную засуху, снижает транспирацию, предотвращает потерю растениями тургора. Степень повышения влажности воздуха зависит от частоты поливов и их способа. Особенно благоприятно действие орошения на микроклимат при поливе дождеванием. В течение 7…10 суток, после полива разница температуры воздуха, почвы и относительной влажности воздуха сглаживается. Полезащитные лесные, полосы усиливают влияние орошения на микроклимат. При увлажнении почвы ассимиляция идет интенсивнее, чем у неорошаемых растений. Корневая система во влажной почве быстро растет и бесперебойно обеспечивает растения водой и питанием в требуемом количестве.

Однако орошение может и отрицательно влиять и на микроклимат и на растение. Например, при поливе весной холодной водой и температуре воздуха ниже 20 °C температура листьев растений и воздуха снижается, что снижает фотосинтез, замедляет рост и развитие многих сельскохозяйственных культур.

Орошение может быть причиной разрушения структурных агрегатов большими массами воды. Это ведет к заплыванию, образованию корки, уменьшению водопроницаемости. Избыток оросительной воды размывает и смывает почву, а при фильтрации вглубь вымывает илистые частицы из разрыхляемого пахотного слоя в подпахотный. На некоторой глубине при этом образуется слой повышенного уплотнения, нередко плохо проницаемый для воды, воздуха, корней растений. На тяжелых почвах уплотненный слой образуется на глубине 0,45−1,2 м, на легких — 1,2−3 м. При частых и обильных поливах пахотный слой также быстро уплотняется. Кроме того, при обильных поливах за пределы корнеобитаемого слоя выносятся легкорастворимые соли калия, азота и другие, которые перемещаются вместе с водой из верхних слоев в нижние, что тоже может ухудшить качество почвы.

Полив сильно минерализованной водой угнетает растения, снижает количество и качество урожая. А при отсутствии подземного оттока воды, обильные поливы повышают уровень грунтовых вод и могут вызвать заболачивание орошаемых земель. Если грунтовые воды сильно минерализованы и содержат вредные соли, то в результате большого испарения воды в верхнем слое отлагается много солей и почва оказывается засоленной (вторичное засоление) и непригодной для выращивания сельскохозяйственных культур.

В тоже время, при правильном выборе способов полива, строгом регулировании поливных норм и соответствующей агротехнике отрицательное воздействие оросительной воды на почву может быть сведено к минимуму.