Засоление почв: проблема и пути решения. Экологические проблемы орошаемых земель подверженных засолению Проблема повышения засоленных земель статьи
Мелиорация почв (от лат. - улучшение) - улучшение свойств почв с целью повышения ее плодородия. Различают: гидротехническую (осушение, орошение, промывка засоленных почв) с целью улучшения физических свойств почв, химическую (известкование, гипсование, внесение химических мелиораторов) и агролесомелиорацию.[ ...]
Для мелиорации почв содового засоления можно использовать и разбавленную серную кислоту, получаемую из отходящих газов промышленности и теплоэнергетики. Разработанные в настоящее время каталитические методы доокисления 802 до 803 позволяют извлекать из отходящих газов до 98-99 % Б02. Полученная таким путем серная кислота содержит много различных примесей и непригодна для промышленного использования, однако при отсутствии в ней токсикантов может быть пригодна для мелиорации солонцов.[ ...]
Защита почв от содового засоления и слитости включает следующие мероприятия: химическая мелиорация (внесение гипса), применение физиологически кислых и кальцийсодержащих удобрений, включение в севооборот многолетних трав.[ ...]
ПРОМЫВКА ПОЧВЫ - удаление избытка солей из пахотного и подпахотного горизонтов почвы затоплением участка промывными водами (напр., с помощью промывного полива). П.п. - один из способов мелиорации засоленных почв (солонцов, солончаков).[ ...]
Объектами мелиорации могут быть: 1) земли с неблагоприятными условиями водно-воздушного режима (болота и заболоченные земли, засушливые степи, полупустыни и пустыни); 2) земли с неблагоприятными физическими и химическими свойствами (засоленные, тяжелые глинистые почвы, пески и т.д.); 3) земли, подверженные механическому воздействию воды или ветра (овраги, легко размываемый почвенный покров, склоновые территории), на которых осуществляются противоэрозионные мероприятия. В зависимости от объекта и способа воздействия на почву и растения различают гидротехническую, агротехническую, лесотехническую, химическую и культуртехническую мелиорацию.[ ...]
Вторичное засоление. Значительный ущерб почвенному плодородию наносит вторичное засоление, с которым связано или полное исключение почв из активного сельскохозяйственного использования (образование вторичных солончаков), или снижение их производительности (образование вторично-солончаковатых почв). Конкретные вопросы предупреждения засоления и мероприятия по мелиорации засоленных почв рассмотрены в главе XXIV и более подробно рассматриваются в курсе «Сельскохозяйственная мелиорация». Здесь необходимо подчеркнуть следующие наиболее важные вопросы охраны и повышения почвенного плодородия орошаемой зоны субтропического и суббореаль-ного поясов.[ ...]
Плодородие почвы - совокупность свойств почвы, обеспечивающая высокую урожайность сельскохозяйственных растений, а также биологическую продуктивность естественных фитоценозов. Плодородие почвы зависит от оптимального содержания в ней питательных веществ (азота, фосфора, калия, микроэлементов), степени увлажненности, правильных методов агротехники, отсутствия вторичного засоления, процессов эрозии и др. Различают плодородие: естественное, определяемое в основном природными факторами; и искусственное - оно обусловливается внесением удобрений и проведением комплекса агротехнических мероприятий (мелиорация, севообороты, водосберегающие технологии полива и др.).[ ...]
Однако именно мелиорации, включающие сложный комплекс приемов, регулирующих основные факторы роста, развития и плодоношения растений, могут в ряде случаев вызывать засоление почв или усиливать его.[ ...]
Гильгард показал, что почвы тропических стран по увлажнению также должны быть разделены на три группы, исследовал засоленные и солонцовые почвы юго-запада США; первые, в которых содержатся хлориды и сульфаты натрия, он называл белыми щелочными (white alkali); почвы с преобладанием нормальной соды - черными щелочными (black alkali). Он считал, что сода в почвах образуется при взаимодействии хлоридов и сульфатов натрия с углекислым кальцием. Для мелиорации таких почв он предлагал вносить гипс с расчетом его дозы по количеству содержащейся в них соды, что теперь признано неверным. Освоение засоленных почв, по Гильгарду, должно сопровождаться орошением, промывками и дренажем.[ ...]
Кроме высокоплодородных почв, в Молдавии немало и почв с отрицательными свойствами - эродированных (более 20 %), засоленных, поврежденных оврагами и оползнями. Поэтому в республике актуальны проблемы мелиорации и противоэрозиониой защиты земель, подверженных воздействию отрицательных почвенных и физико-геологических процессов.[ ...]
Гипсование применяют при мелиорациях солонцов и почв содового засоления, как правило, при орошении. Площади гипсования почв в стране (по годам); 1980 г. - 164, 1986 г. - 375, 1988 г. - 555 тыс.га.[ ...]
На воды суши ощутимо влияет мелиорация и в первую очередь ее частные виды - орошение (обводнение) и осушение. Орошение - искусственное увлажнение почвы и поверхности растений путем подачи воды осуществляется с целью обеспечения растений влагой, регулирования солевого режима почв. Однако научно не обоснованный отвод больших объемов воды из природных источников (рек, озер, болот) приводит не только к изменению уровня грунтовых вод, что вызывает засоление почв и потери их плодородия, но и к обезвоживанию самих природных источников. Так, по прогнозам ученых ряду рек угрожает судьба в ближайшем будущем не достигнуть своего природного устья, поскольку их воды по ходу течения будут полностью откачаны на промышленно-бытовые нужды.[ ...]
Кроме того, соли, вымываемые из почвы, вместе с солями, находящимися в значительном количестве в грунтовых водах, оказываются в пределах почвенного профиля, вызывая тем самым чрезвычайно неблагоприятный для земледелия процесс -засоление почв. Предотвращение засоления заключается в обеспечении хорошего дренажа почв, то есть в обеспечении отвода избыточного количества воды. Существуют земли с хорошим естественным дренажом. Обычно это территории традиционного орошения. В остальных случаях необходимо строить инженерные системы дренажа. Для удешевления строительства это не всегда делается, но скупой, как известно, платит дважды, потому что мелиорация засоленных почв обходится дороже, чем первоначальное сооружение дренажа.[ ...]
В многогранной проблеме охраны почв особое значение имеют такие разделы, как борьба с эрозией и дефляцией, мелиорация засоленных п солонцовых почв, освоение п орошение почв пустынь, полупустынь п даже степей. Как относительно новый вопрос выдвигается на авансцену рекультивация нарушенных земель. Это крупный резерв роста пашен, лугов, садов и одновременно важный механизм оздоровления техногепно нарушенных ландшафтов. Хотя здесь больше проблем, чем готовых решений, по первые итоги мировых успехов рекультивации земель, создания искусственных почв подведены (Моторп-иа, 1975; Уоллворк, 1979).[ ...]
Крупную роль в раскрытии генезиса засоленных почв сыграл ученик Докучаева и Сибирцева- Николай Александрович Ди-мо (1873-1959), изучавший почвы Саратовской, Пензенской и Черниговской губерний, роль почвенных животных, разрабатывавший методы и приборы для лабораторного исследования почв (Крупеников, 1973). В 1907 г. Н. А. Димо совместно с ботаником Б. А. Келлером выпустил монографию «В области полупустыни», в которой описал комплексность почвенного и растительного покрова Прикаспийской низменности; особое внимание было уделено засоленным почвам, их морфологической и химической характеристике. В 1908 г. Димо включился в работу Отдела земельных улучшений Департамента земледелия п начал исследование почв Туркестана в целях расширения посевов хлопчатника, который играл огромную роль в экономике страны, а в Средней Азии стоял на первом месте по значению среди других культур. Ученый уже тогда исследовал, баланс солей в системе растение - почва - грунт - грунтовые воды и показал обязательность промывок и дренажа для мелиорации засоленных почв. Он разработал классификацию и номенклатуру этих почв (ему принадлежат термины «столбчатый солонец», «корковый солонец» и др.), установил различия между солонцами и солончаками, а также географические закономерности их распространения по природным зонам (Димо, 1914).[ ...]
Использовать в сельском хозяйстве засоленные почвы возможно только после их коренной мелиорации.[ ...]
Применение промышленных отходов для мелиорации солонцовых почв. К солонцам и солонцеватым почвам относят почвы, содержащие большие количества обменного натрия. Во влажном состоянии солонцовые почвы набухают, становятся вязкими и липкими, в сухом состоянии отличаются твердостью и слитостью. Водопроницаемость их низка и большая часть почвенной влаги остается недоступной растениям. Кроме плохих водно-физических качеств некоторым солонцам свойственна повышенная щелочность, губительно действующая на культурные растения. Особенно высокой щелочностью отличаются солонцы содового засоления.[ ...]
В целом экологические проблемы водной мелиорации связаны с вторичным засолением почв, снижением запасов гумуса, загрязнением почв и вод пестицидами и удобрениями, потерями воды на фильтрацию и непродуктивное испарение, снижением биологической продуктивности лесов в зонах влияния осушения.[ ...]
Правильная эксплуатация уже используемых засоленных и солонцеватых почв, а также вовлечение в севооборот новых, подобных им земель и получение на них высоких урожаев возможны при систематическом улучшении их проведением ряда специальных агротехнических мероприятий и коренной химической мелиорации.[ ...]
С задачей повышения плодородия тесно связано улучшение (мелиорация) почв. Отдельные участки и крупные площади часто непригодны для сельскохозяйственного использования в силу заболоченности, засоления и т. п. Улучшение этих почв возможно только на основе изучения процессов их образования.[ ...]
Исследованные модели можно использовать при изучении промывок засоленных почв, различных методов мелиорации и для решения многих других вопросов.[ ...]
На юге Предуралья и Зауралья небольшими участками распространены засоленные почвы - солонцы, солончаки, солонцеватые и солончаковые разновидности черноземов и луговых почв. Эти почвы характерны для долин рек и озерных впадин, встречаются пятнами в массивах обыкновенных и южных черноземов. Занимают 0,17% территории республики. Профили этих почв насыщены хлоридно-сульфатными и карбонатными солями. Содержание гумуса различное, реакция нейтральная и щелочная. При сельскохозяйственном использовании они нуждаются в мелиорации путем гипсования, перспективна фитомелиорация.[ ...]
Запросы сельского хозяйства, его интенсификация, применение удобрений, мелиорация засоленных земель усилили в США интерес к физике и химии почв. Еще в 1916 г. начал выходить первый американский почвенный журнал («Soil Science»), существующий и теперь. Однако его учредитель и редактор директор сельскохозяйственной опытной станции штата Ныо-Джерси Я. Липман считал, что журнал будет освещать исследования по физике, химии и бактериологии почв (Тулайков, 1916а); вопросы генезиса и географии почв оставались в тени. В начале 20-х годов в США начал свои капитальные исследования почвенного гумуса выходец из России С. Ваксман; изучение перегнойных веществ с чисто химических позиций продолжал Э. Шо-рей. В целом американские почвоведы накапливали в это время новые материалы, стремились освоить генетические принципы трактовки почв, по никаких обобщающих работ не создали.[ ...]
В странах Юго-Восточной Европы интересы концентрировались на изучении степных почв, их контактов с лесными, на вопросах мелиорации засоленных почв. А. Стебут издал ряд трудов по почвам Югославии и новую почвенную карту страны, на которой точнее, чем раньше, было показано распространение черноземов и луговых засоленных почв па северо-востоке страны- в Воеводине (Stcbut, 1931). К изучению почв Хорватии приступил М. Грачанпн, он первый описал своеобразные почвы островов Адриатического моря, засоленность которых является следствием воздушной импульверизацпи солей. Смолницы Софийского «поля» в Болгарии изучил И. Страиский, который указывал, с одной стороны, па их своеобразие, а с другой -на сходство с черноземами (Stranski, 1933). Чернеску о «факторах климата» и почвенных зонах Румынии: была выяснена климатическая обусловленность географического распространения в стране черноземов и различных лесных почв, детализированы прежппе представления Г. Мургоча (Cernescu, 1935). Интересны исследования И. Флорова о последовательных этапах деградации черноземов Румынии и Бессарабии под влиянием наступления леса.[ ...]
В условиях возрастающей интенсификации сельскохозяйственного производства свойства почв претерпевают существенные изменения под влиянием различных видов мелиораций (осушение, орошение, известкование, гипсование), применения удобрений, агротехнических и культуртехнических мероприятий. В сравнительно-короткие сроки изменяются степень окультуренности почв и их плодородие. При нарушении агротехнических и культуртехнических приемов освоения и использования почв могут происходить неблагоприятные изменения их свойств (заболачивание, вторичное засоление, эрозия и др.).[ ...]
Намечена большая программа повышения урожайности сельскохозяйственных культур путем широкой химической мелиорации кислых и засоленных почв. В 1970 г. произвестковано 28 млн. га. Известкование в 1964-1965 гг. на площади около 9 млн. га не достигло во многих случаях желаемых результатов, так как выполнялось без достаточного учета агрохимических показателей почв и качества известковых материалов.[ ...]
Полевой период начинается с получения информации от руководителей хозяйства об изменениях в использовании почв после предшествующего почвенного обследования (мелиорация, трансформация угодий, освоение новых площадей, развитие эрозионных процессов, заболачивание, засоление и др.). Затем окончательно уточняют объемы корректировочных работ по хозяйству, места обязательного, исследования почв в поле, схемы маршрутов, пункты заложения разрезов и приступают к полевой проверке каме-рально откорректированной карты.[ ...]
В советском почвоведении традиционными были теоретические и производственные работы по изучению различных засоленных почв и способов их мелиорации: промывки, дренаж гипсование (К. К. Гедройц, Н. А. Димо, Д. Г. Виленский,.[ ...]
Водохозяйственный комплекс содержит ряд участников. К ним относятся: водоснабжение, водоотведение, гидротехнические мелиорации, гидроэнергетика, водный транспорт, лесосплав, рыбное хозяйство, здравоохранение, водные рекреации и др. В гидротехнические мелиорации входят оросительные и осушительные работы, осуществление мероприятий по борьбе с вредным воздействием вод: защита от наводнений, борьба с водной эрозией, селевыми потоками, оползнями и разрушением берегов, а также с заболачиванием и засолением почв.[ ...]
Успешно провести эти мероприятия можно только на основе почвенно-картографических материалов высокого качества.[ ...]
ИРРИГАЦИЯ [лат. irrigatio поливка, орошение] - искусственное увлажнение с.-х. угодий (полей, огородов и др. агроценозов). И. - один из видов мелиорации почв. Неправильная И. может быть причиной вторичного засоления, осолонцевания и заболачивания почв. См. также Дождевание, Орошение.[ ...]
Трансформация структуры и функции аграрных ландшафтов наблюдается при создании ирригационных сооружений (водохранилищ, каналов и др.). Водная мелиорация - один из эффективных факторов регуляции и оптимизации водного режима почв и повышения урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур. Однако ирригация, проводимая без учета экологических законов, может стать причиной неблагоприятных изменений в природе. Перераспределение водных масс в ландшафтах нередко приводит к повышению уровня грунтовых и поверхностных вод в одном месте и понижению - в другом. При повышении уровня грунтовых и поверхностных вод происходят заболачивание и засоление полей, садов, огородов, пастбищ. Значительное снижение уровня грунтовых вод становится причиной.иссушения почв и снижения их плодородия. Водный режим почв может изменяться как на относительно небольшом, ограниченном участке ландшафта, так и на обширной территории. Примером негативных изменений водного режима большого региона может служить обмеление Аральского моря. В бассейне Арала широко развито орошаемое земледелие. Безвозвратное водопотребление региона, прилегающего к Аралу, составляет приблизительно 60 млрд м3 в год - больше суммарного стока рек Сырдарьи и Амударьи. В результате этого уровень Аральского моря резко понизился, а соленость воды повысилась. Природно-климатические условия изменились не только в бассейне Арала, но и далеко за его пределами. Условия для развития растениеводства, животноводства и рыболовства ухудшились.[ ...]
Для изучения этого вопроса В. В. Геммерлинг в 1920-1921 гг. начинает многолетние стационарные опыты по известкованию п фосфоритованию подзолистых почв Подмосковья (Качинский, 1970). Он составил карту применения этих двух приемов улучшения подзолистых почв в пределах европейской части СССР. Эта карта помогла -расширению сети опытов по известкованию, а позднее и производственных работ по его внедрению. Исследования по мелиорации засоленных почв Голодной степи и других районов Узбекистана, исходя из концепции Гедройца, начали проводить Н. А. Димо и его сотрудники.[ ...]
Промывка массивов от загрязнителя наиболее часто осуществляется по схеме рассоления грунтов, например, применяемого при сельскохозяйственной мелиорации для ликвидации вторичного засоления почв. В этом случае загрязнитель растворяется и разбавляется поступающей в массив водой и выносится либо в специально созданную дренажную систему, либо в нижележащие горизонты подземных вод.[ ...]
Особое внимание уделено агрохимическим исследованиям и приемам, являющимися специфическими для Юго-Востока - анализу поливной воды, определению засоленности и солонцеватости почв, мелиорации солонцов и др.[ ...]
ОСТЕКЛОВЫВАНИЕ радиоактивных отходов - один из приемов отверждения радиоактивных отходов с включением радионуклидов в стеклоподобный материал. ОСТЕПНЕНИЕ ПОЧВ - проявление в профиле почв черт, свойственных степным почвам; О.п. может быть заключительным этапом рассоления почв в ходе их мелиорации, сопровождающимся появлением разнотравно-злаковой и злаковой растительности вместо галофитов и приводящим к превращению почв в зональный тип.[ ...]
Основными негативными процессами, приводящими к деградации почвенного покрова, являются водная и ветровая эрозия, переувлажнение и заболачивание, подтопление, засоление и осо-лонцевание, уплотнение и слитизация, дегумификация. На 1 января 2001 г. земли с эрозионно и дефляционно опасными почвами составляли 58,6% сельскохозяйственных угодий, в том числе 41,1% пашни. Ежегодно теряется более 1,5 млрд тонн плодородного слоя почвы. Здесь следует учитывать, что даже снимаемый плодородный слой почвы используется не полностью, большей частью он складируется, и объемы складируемой почвы достигли 148 239,3 тыс. кубометров. Развиваются процессы опустынивания, особенно на землях Республики Калмыкия, Астраханской, Волгоградской, Ростовской областей (в целом - в 35 субъектах РФ на площадях около 100 млн га). Кроме того, в ряде регионов (Республика Бурятия) на опустыненных территориях формируются «нарколандшафты». Это очень опасная тенденция, возникшая из-за того, что на деградированных сельхозугодьях искусственно обеспечивается формирование сообществ наркосодержащих растений, в первую очередь марихуаны. Переувлажненные и заболоченные земли занимают 12,3% площади сельхозугодий. В последние годы, несмотря на это, мелиорация солонцов практически не проводилась. За 17-20 лет содержание гумуса в почвах пашни РФ уменьшилось на 20% от исходного, а всего за 100 лет содержание гумуса в знаменитых российских черноземах сократилось более чем вдвое. Загрязнение земель радионуклидами остается наибольшим в Брянской, Тульской, Калужской и Челябинской областях. Значительно загрязнение нефтью и нефтепродуктами земель Западной Сибири и Северного Кавказа, Среднего и Нижнего Поволжья, Республик Коми, Башкортостан, Татарстан.[ ...]
Водохозяйственное строительство во многих районах ведут на землях, по почвенно-геологическим условиям не подлежащих орошению без устройства дренажа и гидрохимических мелиораций. Так, глубина залегания водорастворимых солей в солонцах составляет 30-45 см, в бурых почвах полупустынной зоны - 50-80 см. Прогрессирующий характер вторичного засоления при мелиорации связан также с наличием в почвах хлоридно-сульфатных солей. Технология орошения пашни на солонцовых комплексах дорогостоящая и включает дождевание, дренаж, профилактические промывки. К обязательным условиям защиты почв от засоления относится бетонное экранирование русел магистральных каналов. Большинство же действующих мелиоративных систем характеризуются низким техническим уровнем.[ ...]
Интенсивный этап. По мере роста населения увеличивалась площадь пашни, повышалась энерговооруженность, и в результате примитивная гармония, существовавшая при экстенсивном этапе развития агроэкосистем, начала приходить в упадок, а в его недрах зрели пороки интенсивной системы: бурная эрозия почв, вторичное засоление, минерализация гумуса, уничтожение лесов, бездумная мелиорация, значительные площади опустынивания, уплотнение почвы под прессом многотонной сельхозтехники, огромные масштабы химизации и др. Вследствие поступления в организм вместе с пищей, водой и воздухом нитратов, хлора, ртути и других химических веществ широко распространились различные заболевания.[ ...]
Антропогенные (происходящие при участии человека) воздействия па природную среду могут быть подразделены на намеренные и ненамеренные. К намеренным антропогенным воздействиям относят изменения, связанные с удовлетворением потребностей человеческого общества (разработка сельскохозяйственных угодий, мелиорация земель, строительство городов и поселков). К, ненамеренным негативным антропогенным воздействиям относят обеднение почв крупных массивов земель, уничтожение лесов, нарушение связей экосистем крупных озер, загрязнение Мирового океана, су ществепное зачисление и засоление поверхностных вод и почв.[ ...]
И. Сабольч указывает, что Зигмонд, как и Докучаев, Гиль-гард и Рассел, постоянно подчеркивал полную самостоятельность почвоведения как отрасли естествознания, но говорил, что необходимо тщательно анализировать его связи и взаимодействия с другими науками (Szabolcs, 1974). Давая общую оценку трудов Зигмонда, В. А. Ковда писал, что его исследования «в области общих проблем почвообразования и классификации почв, в области генезиса и мелиорации засоленных почв навсегда сохранят свое значение» (Ковда, 1973, 1, с. 63). Действительно, его научное творчество представляет собой кульминацию развития почвоведения в 30-е годы.[ ...]
Большие капитальные вложения и дефицит воды требуют количественного природно-экономического обоснования намечаемых инженерных мероприятий. Кроме того, неудачно выполненные проектные решения, низкое качество строительных работ и неправильная эксплуатация водохозяйственных сооружений и объектов, используемых для орошения, могут привести к распространению малярии и других заболеваний, снижению плодородия почв и засолению, осолонцеванию и заболачиванию. Все это требует разработки теории количественного обоснования необходимости и эффективности мелиорации на всех стадиях проектирования, начиная от Схемы комплексного использования земельных и водных ресурсов и кончая техническим проектом.
https://doi.org/10.18470/1992-1098-2019-1-105-116Аннотация
Цель. Оценка экологических проблем и разработка предложений по выявлению, анализу, состоянию засоленных, солонцеватых и солонцовых земель и по их эффективному использованию земель сельскохозяйственного назначения в I агроклиматической зоне Ставропольского края.
Методы. Исследования по мониторингу земель сельскохозяйственного назначения проводились современными методами, включающими в себя как дистанционное зондирование, так и ежегодные локальные обследования по районам I агроклиматической зоны Ставропольского края. На основании этого земли сельскохозяйственного назначения разделили на четыре группы: высокопродуктивные, продуктивные, низкопродуктивные и непродуктивные.
Результаты. Установлено, что территория I агроклиматической зоны более чем на 95% представлена землями сельскохозяйственного назначения и за 16-летний период исследований площадь данных земель увеличилась на 27906 га. Засоление земель носит глобальный характер, так как общая площадь угодий, имеющих степень засоления, составляет 644334 га, то есть более 37% земель сельскохозяйственного назначения в данной агроклиматической зоне уже засолены в различной степени. Кроме этого, здесь широко распространены солонцеватые и солонцовые комплексы.
Выводы. Нами установлено, что для повышения эффективности использования данных земель необходимо их качественное зонирование с последующей разработкой агромелиоративных мероприятий. Данное разделение земель отражает их качественное состояние, степень подверженности различным деградационным процессам, возможность дальнейшего использования земель, комплекс мероприятий по сохранению, восстановлению и охране этих угодий и закрепление соответствующего статуса конкретной зоны на основе разработанного регламента.
For citation:
Loshakov A.V., Klyushin P.V., Shirokova V.A., Khutorova A.O., Savinova S.V. ENVIRONMENTAL PROBLEMS OF TREATMENT OF SALINE LANDS FOR AGRICULTURAL NEEDS IN THE FIRST AGRO-CLIMATIC ZONE OF THE STAVROPOL TERRITORY. South of Russia: ecology, development . 2019;14(1):105-116. (In Russ.) https://doi.org/10.18470/1992-1098-2019-1-105-116
ISSN 1992-1098 (Print)
ISSN 2413-0958 (Online)
УДК 631.445.52
- САНИИРИ,
(Каршинский инженерно экономический институт, Узбекистан)
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ
ПОДВЕРЖЕННЫХ ЗАСОЛЕНИЮ
В статье перечислены проблемы и причины снижения продуктивности орошаемых земель по причинам возникновения и развития засоления почв, ухудшения качества воды. На основе анализа ситуации, авторами показана роль мелиорации в повышении продуктивности засоленных земель и даны предложения по стратегии улучшения их мелиоративного состояния.
Problems and causes of efficient lowering of irrigated soils for beginning and developing soil salinity, making worse water quality are enumerated in the article. On the base situation analyze authors showed role of melioration in raising efficiency of salinity soils and are made an offer for strategy of improvement their meliorative state.
В нашем регионе, расположенном в аридной зоне, очень много проблем, связанных с ирригацией и мелиорацией. Орошаемое земледелие представляет собой основу сельского хозяйства региона. На фоне большого разнообразия природных условий орошаемой зоны не удовлетворительное управление водой на различных функциональных уровнях оросительных систем создает множество проблем ухудшающих плодородие почв и качество земель, находящихся в сельскохозяйственном использовании, а также к усугублению экологических проблем, выражающемся в засолении и загрязнении орошаемых почв, грунтовых вод и водных источников.
Орошаемое земледелие в Узбекистане, до начала массового освоения земель, начавшегося примерно с середины прошлого столетия, было приурочено к долинам рек, их первым и вторым террасам и дельтам. Это объяснялось слабыми техническими возможностями водозабора в то время и относительно благоприятными гидрогеологическими и почвенными особенностями территории. Поверхностному засолению были подвержены лишь периферии, так называемых, конусов выноса рек и дельтовые участки древнего орошения.
Основные массивы засолённых почв Узбекистана приурочены к региональным зонам выклинивания подземных вод, даже имеющим относительно малую минерализацию 2 –5 г/л, а также к дельтовым участкам рек и местным понижениям рельефа. Здесь и происходило образование солончаков.
К числу наиболее типичных понижений в степной и пустынных зонах, имеющих значительные площади солончаков, можно отнести Шурузякское и Арнасайское понижения в Голодной степи, Чарагылское и Денгизкульское – В Каршинской степи, а также Тудакульское, Шорсайское и Шоркульские – в Бухарском оазисе.
В условиях засушливого климата, самым мощным и постоянно действующим источником засоления орошаемых почв, является легкорастворимые соли в водах рек. С возрастанием степени использования поверхностного стока рек на орошение, увеличивается аккумуляции их в почвах и подстилающих отложениях. На регулярно орошаемых землях местом аккумуляции солей могут служить микро повышения, являющиеся результатом некачественной планировки поверхности полей, плохо орошаемые или не орошаемые участки, смежные с орошаемыми территориями, а также понижения, к которым существует постоянный приток грунтовых вод с соседних орошаемых территорий.
Орошение полей оказывает решающее влияние на перенос солей в почвах. Оросительная вода является и мощным источником солей для почвы, (поскольку около 80% её расходуется на испарение, а соли остаются в почве) и, одновременно, «транспортёром» их в глубокие подпочвенные слои при регулярном и своевременном проведении поливов. От того, как ведется орошение, насколько оно восполняет природный дефицит влаги почвенного слоя, а не бесполезно, минуя поверхность поля, питает грунтовые воды потерями, зависит хозяйственное благополучие орошаемых земель и экологическое состояние орошаемых территорий . Недостаточное орошение локальных участков всегда приводит к засолению их за счет притока со смежных, хорошо орошаемых территорий.
Условия транспорта солей от гор в сторону водоёмов конечного стока в естественных условиях под интенсивным воздействием орошения и дренажа, резко изменяется, как на локальном, так и региональном уровне. Меняются гидрогеологические процессы на орошаемых территориях и гидрологический режим почв. Это заключается в том, что:
Оросительные каналы мелиоративных систем создают источники сосредоточенного поступления потерь воды в грунтовые воды, формируя тем самым местную их напорность;
Несовершенная техника полива не в состоянии обеспечить равномерное распределение воды по полям, потери воды на полях приурочены к начальным (глубинный сброс) и концевым (поверхностный сброс) участкам борозд, что вызывает локальное засоление почв;
Дренаж в, основном, работает не на отведение оттока вод поступивших на поля, а отводит грунтовые воды, поднявшиеся от потерь из каналов или сбросы с полей. Поэтому он не столько поддерживает баланс солей в почвенном слое на полях, сколько отводит все не производительные потери воды (на% обратно в водоисточники!).
Для формирования водно-солевого режима почвы очень важно, каким путём и как она попадает в неё. Тем не менее, в настоящее время в реальной существующей ситуации сезонное засоление орошаемых земель почти повсеместно происходит не столько за счет качества оросительных, сколько за счет подтягивания солей, растворенных в грунтовой воде, происходящего в результате нарушения поливного режима. При испарении в корнеобитаемую зону из грунтовых вод зачастую привносится больше солей, чем при поливах даже минерализованной водой.
Развитию современных взглядов на методы мелиорации засолённых почв способствовало бурное развитие орошаемого земледелия с середине прошлого столетия. Столкнувшись с проблемами возникновения "вторичного" засоления земель, по большей части исходно засолённых или подверженных засолению, вызванными несовершенством применяемых способов полива и слабой дренированности территорий в начале массового освоения новых земель, учёные и инженеры начали искать способы выхода из создавшегося положения.
Метод промывок затоплением был заимствован из прошлого опыта земледельцев и механически перенесён в новые условия, совершенно отличные по водообеспеченности, степени использования земельного фонда и, самое существенное, по гидрогеологическим условиям.
Сами по себе эти идеи были достаточно разумны, но их осуществление несовершенными методами водораспределения на полях привели, как теперь видно, к катастрофическим последствиям.
Дело в том, что были упущены и не решены две основные, самые сложные и дорогостоящие проблемы - техники полива и отвода солей.
Первая проблема связана с тем, что равномерность распределения воды по полю и строгое нормирование оросительной воды с помощью совершенных средств полива дорого стоит, (хотя и окупается, если рассматривать систему в целом) .
Вторая проблема - нерешенные на региональном и глобальном уровне вопросы отвода дренажно-сбросных вод.
Сброс этих вод, как говорилось выше, попадает, по большей части, обратно в водоисточники, что превращает идею промывного режима орошения почвы в абсурд , поскольку соли отводимые дорогостоящим дренажем с одних массивов, стали источником соленакопления на других.
Эти две проблемы в настоящее время являются ключевыми в мелиорации засолённых земель.
Материалы исследований по Голодной и Каршинской степям и другим регионам свидетельствуют, что часто успех освоения зависит не от начальной глубины и степени опреснения корнеобитаемого горизонта, а от режима орошения и агротехники тех культур, которые возделываются вслед за промывками. Поэтому промывку следует рассматривать не как самостоятельное мероприятие, а как элемент комплексного освоения засоленных земель в увязке с принятыми на эксплуатационный период инженерными решениями. Это позволит оценить приемлемость того или иного способа по условиям минимума затрат материальных и людских ресурсов в расчете на единицу получаемой продукции. При этом, следует, по возможности, обходиться при проведении промывок тем парком механизмов, который имеется в хозяйствах, так как это наиболее экономично.
При дефиците техники, воды и при неудовлетворительном состоянии дренажных систем, такие промывки большими нормами проводятся все меньше и меньше. В сложившихся условиях следует пересмотреть принципы коренных мелиораций, так как проблема засоления становится даже более актуальной, чем ранее, а вопросы реконструкции систем, дефицита воды и материально-технических средств становятся все более проблематичными.
В поисках путей решения проблем мелиорации засоленных почв отечественными и зарубежными исследователями предложены способы более эффективного удаления солей с меньшими удельными затратами промывной воды, позволяющие, используя технически несложные и относительно дешевые приемы распределения воды по поверхности полей, совмещать постепенное опреснение почв с улучшением их водно-физических свойств и плодородия. К ним относятся прерывистые промывки с использованием различных способов полива, в зависимости от водопроницаемости грунтов и рельефа поверхности.
Промывки при этом проводятся отдельными поливами нормой 2-3 тыс. м3/га с интервалами от 3-5 до 10-15 дней и более, в зависимости от метеорологических и организационно-хозяйственных условий. При заполнении свободной емкости интервалы определяются сработкой грунтовых вод дренажем на глубину 1,5-2,0 м. При этом, как показывает опыт, эффект промывки снижается от полива к поливу и после 4-5 полива вынос солей практически прекращается.
Прерывистый режим водоподачи позволяет максимально использовать свободную емкость зоны аэрации для аккумулирования солей, вымываемых из верхних горизонтов, за счет нормирования поливов, тем самым, устраняя необходимость строительства временного дренажа. Наличие свободной емкости обеспечивает равномерное рассоление верхних почвенных слоев по ширине междренья, так как скорость впитывания в этом случае не будет зависеть от расстояния до дрены (в отличие от скоростей фильтрации при полном насыщении свободной емкости).
Сочетание высокой влажности промывной толщи с хорошей дренированностью способствует развитию аэробных процессов в промываемой толще. После опреснения слоя, достаточного для получения всходов, возможен посев культур-освоителей и продолжение промывки, совмещенное с их выращиванием. Особенно целесообразны прерывистые промывки в районах, где ощущается острый дефицит оросительной воды.
В принятых нормах орошения сельскохозяйственных культур для ликвидации сезонного засоления рекомендовано проведение профилактических промывных поливов, которые являются одновременно и влагозарядковыми. Нормы вегетационных поливов, как правило, рассчитаны на то, что в сочетании с влагозарядковыми и профилактическими поливами они будут поддерживать "промывной" режим орошения, когда все соли, поступающие на поле с оросительной водой за год, будут отводиться с грунтовыми водами дренажем. При нарушении нормального поливного режима сельскохозяйственных культур в условиях дефицита водных ресурсов в вегетационный период или по хозяйственным причинам, когда значительную часть жаркого периода вегетации не выращиваются сельскохозяйственные культуры (например, повторные культуры после озимых зерновых), на землях с относительно близкими и минерализованными грунтовыми водами происходит сезонное накопление солей.
Обязательным условием, определяющим эффективность эксплуатационных промывок, является обеспечение дренированности орошаемых земель и нормальное функционирование существующей коллекторно-дренажной сети. Однако дренаж, (горизонтальный, вертикальный и др.), создает лишь условия для нисходящей фильтрации в промываемой толще почвы. Создание надежного и экономичного дренажа обеспечивает определенный мелиоративный фон, но не может само по себе решить задачу борьбы с засолением. Для обеспечения рассоления на фоне дренажа необходимо осуществить промывку или создать промывной режим орошения, соответствующий выбранному мелиоративному режиму сочетанием дренажа, водоподачи и агротехники. Это сочетание определяет взаимодействие оросительных и грунтовых вод и влияет на суммарное водопотребление.
Почвенный слой сравнительно мал по толщине, поэтому поливная вода должна дозироваться так точно и равномерно по площади поля, чтоб создать в корнеобитаемом слое необходимый водный и, особенно, солевой режим. Недоучёт этого обстоятельства, в значительной мере, привёл к тем трудностям, которые наблюдаются на орошаемых землях подверженных засолению в бассейне Аральского моря.
Применение совершенной техники полива может развязать целый узел проблем. Она экономит до 40 % оросительной воды на поле, создает благоприятный водно-солевой режим, повышающий урожайность сельскохозяйственных культур почти вдвое, дает возможность выдерживать необходимые агротехнические требования при выращивании сельхозкультур, предотвращает глубинный и поверхностный сброс воды, обеспечивает равномерность водораспределения по площади поля, что способствует улучшению мелиоративного состояния земель.
Возможные пути выхода из кризисной ситуации.
Тотальная реконструкция оросительных систем, создававшихся столетиями сегодня не возможна, прежде всего, по экономическим причинам. Тем более проблематичен перевод орошения на совершенную технику полива. Что можно и нужно сделать уже сегодня, практически без больших затрат?
Прежде всего, организовать нормирование и упорядочение водопользования, без чего, вообще говорить об эффективном использовании водных ресурсов не стоит.
Продолжить реконструкцию гидромелиоративных систем, там, где это крайне необходимо.
Создать юридические и экономические стимулы для поощрения применения совершенной техники полива, прежде всего для тех условий, в которых уже сегодня можно получить реальную экономию воды и реальную окупаемость затрат.
Уже сегодня применение совершенной техники полива может оказаться рентабельным для отдельных фермеров на системах с большой водопроницаемость почв и дефицитом оросительной воды, поднимаемой насосами. Такая ситуация характерна для орошаемых адыров Ферганской долины и других аналогичных по природным условиям районов.
В настоящее время, как ни странно, недостаточно изучены процессы переноса солей и управления ими именно в почвах . Требуется новая региональная концепция их мелиорации, с учётом экономических условий и экологических последствий при анализе ранее принятых технических решений. В условиях Аральского кризиса, в большой мере связанного с исчерпанием водных ресурсов бассейна при сегодняшнем уровне технического состояния гидромелиоративных систем, эти проблемы становятся жизненно важными для региона. Для оперативного управления этими процессами, прежде всего, должна быть усилена служба мониторинга орошаемых территорий, потенциально опасных для развития процессов вторичного засоления. Развитие этой службы видится в применении технологий дистанционного картирования в сочетании с методами GIS. Кроме того, широкое применение должны найти методы наземного упрощенного оперативного контроля засоления для целей управления засолением почв на конкретных полях в течение вегетации.
Реалии сегодняшнего дня вынуждают искать определенные способы наиболее безвредного для почв и выращиваемых на них растений. Теоретической основой использования для орошения и промывок высокоминерализованных вод является то, что концентрация солей в них значительно ниже, чем в почвенных растворах. Для орошаемых почв оптимальная концентрация солей в почвенных растворах - 3-5 г/л, при 6 г/л наблюдается слабое угнетение роста растения, 10-12 г/л - сильное угнетение, при 25 г/л оно гибнет. Таким образом, воду с содержанием солей до 3-5 г/л теоретически (при условии свободного гравитационного стока и обеспечения непрерывной подачи воды) можно использовать, не причиняя ущерба растениям. Однако на практике следует учитывать следующее: солеустойчивость культуры и фазы развития растений; высокое испарение; недостаточное оперативное контролирование засоления или осмотического потенциала почвы; несвоевременность проведения поливов и низкий уровень их технологии; необеспеченность оттока вод.
В этой связи воду с минерализацией свыше 3 - 5 г/л следует использовать очень осторожно и, как правило, в разбавлении речной водой. Обязательно следует учитывать не только вид орошаемых культур, но и сорта, которые могут оказаться более чувствительны к солям. Применение дренажных вод для покрытия дефицита оросительной воды более перспективно для выращивания солеустойчивых культур (хлопчатник, озимая пшеница).
При использовании на орошение вод повышенной минерализации в почвенном поглощающем комплексе отмечается вытеснение кальция натрием и магнием (на 5-6% от суммы). Установлено, что увеличение содержания поглощенного натрия в почве связано с увеличением степени ее засоления и имеет обратимый характер, т. е. при промывке и орошении обычной речной водой соотношение обменных катионов натрия и магния снижается, а кальция увеличивается. Если опасность процессов осолонцевания почв на рассматриваемой территории при использовании минерализованных вод практически отсутствует, то опасность вторичного засоления почв представляет серьёзную угрозу. Прогнозы использования минерализованных вод на легких почвах (легкие суглинки, супеси и пески), проведенные исходя из условия поддержания не вредящей урожаю концентрации солей в почвенном растворе, показали, что: при минерализации воды 2 г/л норму надо увеличивать на 5-7%; 3 г/л - на 20%, а при 4 г/л - до 30-50%. На средних суглинках даже при минерализации воды 2 г/л подачу воды надо увеличить на 10%. Насколько реальна возможность такого увеличения оросительной нормы, зависит от многих условий, но, прежде всего, от глубины грунтовых вод и от дренированности участка, которая должна обеспечивать отток дополнительных объемов воды.
В республиках Средней Азии свойства почв, качество воды и состав основных сельскохозяйственных культур в большинстве случаев позволяют относительно безопасно применять коллекторно-дренажные воды. Отрицательным последствием может быть, в основном, соленакопление. Вследствие невысоких сорбционных свойств почв и большой доли кальциевых солей в воде и почве процессы осолонцевания почв практически исключаются. Соленакопление, лишь попутно, приводит к увеличению долей обменного натрия и магния в поглощающем комплексе почв. Опыты показывают, что при рассолении эти процессы обратимы, тем не менее, использовать воду с минерализацией свыше 3-5 г/л, не следует. В случае же необходимости их применения, обязательно следует учитывать вид орошаемых культур по солеустойчивости (изменяющейся у некоторых видов по фазам развития), а также водопроницаемость и гранулометрический состав почвы. При этом важно не допускать засоления почв путем подачи дополнительных объёмов воды. При наличии воды и хорошего оттока с поля это можно осуществлять в период вегетации, учащая поливы или завышая нормы "нетто". При недостаточности воды в вегетацию и плохой дренированности, следует промывать почвы в невегетационный период, выбирая для промывки время, когда грунтовые воды наиболее глубоки.
Какие же возможные альтернативы выхода из создавшегося положения в будущем могут быть предложены?
Мы рассмотрели схематично несколько возможных вариантов стратегий развития ирригации в сравнении с существующими условиями (вариант 1). Вариант 2 представляет собой идеи, реализованные в работе , где рассматривалась только частичная реконструкция оросительных систем. Вариант 3 предусматривает применение совершенной техники полива без повышения существующего уровня совершенства ирригационных каналов. В варианте 4 рассмотрены последствия применения совершенной техники полива и повышения существующего уровня совершенства ирригационных каналов до мирового уровня. То есть, вариант 4 является пределом, выше которого при современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур вряд ли можно подняться. Эти расчёты наглядно показывают, какие возможности развития орошаемого земледелия при ограниченном размере водных ресурсов может дать использование совершенных способов полива и реконструкции гидромелиоративных систем.
Заключение.
В работе проанализированы природные и технические причины экологического кризиса в орошаемом земледелии Узбекистана. Поставлен вопрос об изменении концепции мелиорации подверженных засолению земель и предложены варианты выхода из современного положения в перспективе путем совершенствования гидромелиоративных систем различными способами.
1. и др. Расчётные значения оросительных норм сельскохозяйственных культурв бассейнах рек Сырдарьи и Амударьи. Ташкент, «Средазгипроводхлопок», 1970. С.292. 2. Генеральная схема развития орошаемого земледелия и водного хозяйства республики Узбекистан на период до 2015 года. «Водпроект», Ташкент, 2002. 3. Парфёнова Н. И., Решёткина Н. Экологические принципы регулирования гидрогеологического режима орошаемых земель. .1995, 360 с. 4. , Ямнова И. А, Благоволин районирование засолённых почв бассейна Аральского моря (география, генезис, эволюция. М., 19с. 5. , О выборе противофильтрационных и дренажных мероприятий при проектировании оросительных систем. Гидротехника и мелиорация, 1977, № 5, с.44-51.
