Контроль над изменением свойств почв и режима грунтовых вод на территории гидромелиоративных систем



В статье приведены результаты многолетних исследований коллекторно-дренажных систем Кура-Араксинской низменности. Установлено, что после проведения мелиоративных мероприятий необходим поэтапный контроль для объективной оценки направленности почвенно-мелиоративных процессов на территории гидромелиоративных систем.

Одним из перспективных районов развития орошаемого земледелия является Кура-Араксинская низменность. Она представляет собой межгорную депрессию, обладающую благоприятными природными и климатическими условиями. В мелиоративном отношении район является достаточно сложным объектом. Грунтовые воды и почвы характеризуются высоким содержанием солей, помимо этого последние также солонцеватые. Грунтовые воды почти повсеместно имеют так называемую вторичную напорность. Процессы соленакопления обусловлены бессточностью территорий и поступлением солей в поверхностные слои из высокоминерализованных фунтовых вод, а также из коренных соленосных отложений, слагающих периферические части низменности. Засоленные почвы низменности отличаются преимущественно хлоридным типом, с высоким содержанием натрия, обусловливающим признаки осолонцевания после промывки. На больших территориях почвам характерны такие неблагоприятные свойства, как глыбистость, коркообразование и вспышка щелочности после проведения поливов и выпадения дождей [2].

Засолению почв Кура-Араксинской низменности способствуют глубина залегания и минерализация грунтовых вод. По данным эксплуатационных организаций свыше 40 % от общей площади — участки, с глубиной грунтовых до 3-х метров, а более 75 % — до 5-ти метров. На орошаемых землях амплитуда изменения грунтовых вод в весенние месяцы колеблется в пределах 1,5–2,0 м. Содержание солей в них варьирует в широких пределах.

Максимальные её величины, 25–50 и более 50 м/л, были выявлены в пределах депрессий с выносом конуса на аллювиальных равнинах. В. Р. Волобуев [3] в пределах низменности выделяет следующие основные типы солевого состава почв: содовый, хлоридно-натриевый, сульфатно-натриевый, хлоридно-кальциево-магниевый, сульфатно-кальциевый, карбонатно-кальциевый. Следует отметить, что, несмотря на большой объем работ по мелиорации земель (строительство гидромелиоративных систем, проведение ежегодных эксплуатационных и капитальных промывок, агромелиоративные приемы) динамика почвенно-мелиоративных процессов на мелиорированных массивах нестабильна во времени и в пространстве.

Между тем задача мелиорации земель заключается не только во внедрении в период их освоения различных агро-и мелиоративных приемов, но и в сохранении достигнутого эффекта для ведения устойчивого сельскохозяйственного производства [4]. Сложившаяся в настоящее время эколого-мелиоративная обстановка низменности обусловлена неудовлетворительным состоянием существующей сети гидромелиоративных систем, повышением минерализации оросительной воды, нарушением организационно-технологических приемов и состава мелиоративных приемов в пределах вновь организованных фермерских хозяйств. Для объективной и обоснованной оценки изменения и направленности почвенно-мелиоративных процессов в сложившейся ситуации нами были проведены многолетние стационарные и территориальные исследования.

Исследования проводились на орошаемых землях оросительных систем, расположенных на территории Кура-Араксинской низменности, в Уджарском районе Ширванской, Бардинском районе Карабахской, Имишлинском районе Мильской, Салъянском районе Муганьской степей. В результате проведенных исследований и анализа материалов проектных, строительных и эксплуатационных организаций были установлены взаимосвязанные и экономически обоснованные методы реконструкции мелиоративных систем. В качестве основополагающих принципов приняты показатели изменения свойств почв и режимов грунтовых вод, характеризующие территории мелиоративных систем. Установленные нами принципы оптимизации режимов мелиорированных земель, место и задачи контроля за изменением свойств почв и грунтовых вод сведены в таблице.

Из приведенных сведений видно, что четырем большим периодам — проектированию, заложению системы, мелиорированию почвы и интенсивному сельскохозяйственному использованию — соответствует этапизация различных задач как во время изучения, так и в период контроля за изменением почвенных показателей и режима грунтовых вод. Эти этапы последовательны и позволяют уточнить по времени изменчивость почвенных и гидрогеологических показателей, усовершенствовать технологию мелиорирования почв (рост сельскохозяйственной продукции и снижение колебаний урожайности).

Контроль проводится поэтапно:

А — определение первоначального состояния почвы;

В — периодический контроль за изменением почвенных и гидрогеологических показателей;

С — прогнозируемая изменчивость почвенного и гидрогеологического состояния.

Циклический характер контроля определяется динамикой изменчивости почвенных, гидрогеологических и агрономических показателей, необходимостью установления точных размеров почвенно-агромелиоративных работ, своевременного выявления процессов, которые могут привести к снижению плодородия. В условиях засоленных почв циклический характер контроля связан с изменением процессов засоления почвенного профиля, минерализацией грунтовых вод, установлением мелиоративных технологий сельскохозяйственных работ для сознательного управления процессами рассоления, рассолонцевания почвы и деминерализации вод.

Место изадачи контроля за изменениями свойств почвы ирежима грунтовых вод вобщем плане сооружений эксплуатации гидромелиоративных систем

ЭТАП		Проектирование			Устройство территории		Период мелиорирования почвы			Период интенсивного сельскохозяйственного использования
		I этап, исследование	II этап, обследование	III этап, проектирование	I этап, непосредственное устройство территории при сооружении систем	II этап, установление место взятия проб	I этап, частичное мелиорирование вслое распространения корневой системы	II этап, полное меоиорировнаие вслое распространения корневой системы	III этап, переустройство, обновление	I этап, предотвращение вторичной деградации	II этап, систематическая эксплуатация
Работы обследований	Почво- гидромелиоративные	Исследование климатологические, гидрогеологические, литологические и геотехнические для установления проектируемых показателей			Мелиоративные сооружения для мелиорирования используемых территорий в период систематической эксплуатации системы (обвалование, орошение, дренирование)
		Почвомелиоративные исследования для установления неизменяемых и изменяемых показателей			Временные гидромелиоративные работы для ускорения мелиорирования почв и предотвращения процессов вторичной деградации: открытый дренаж, гончарный и т. д.
					Почвомелиоративные работы: выравнивание механического состава, перестановка слоев, применение мелиорирующих средств, промывка, улучшение структуры
							Агромелиоративные работы: глубокая вспашка, повторное рыхление, повторное внесение мелиорантов
Контроль и прогнозирование		Гидромелиоративные	Определение круга вопросов, которые возможно возникнут при устройстве территории и при эксплуатации системы	Сооружение устройств, необходимых для наблюдений за состоянием системы	Контроль за состоянием гидромелиоративной системы	Проектирование и выполнение дополнительных гидромелиоративных работ	Наблюдение за эффективностью дополнительных гидромелиоративных работ. Разработка конечной технологии по эксплуатации системы
		Гидрогеологический	Проектирование сети гидрогеологических стационаров	Закладка гидрогеологических скважин	Наблюдение за гидрогеологическим и гидрохимическим режимом грунтовых вод	Возобновление сети скважин	Получение гидрогеологических показателей во время эксплуатации системы
		Почвомелиоративный	Этап А: установление первоначального состояния почв территории		Этап В: периодический контроль		Этап С: прогнозирование и контроль за эксплуатацией системы
			Установление подлежащих контролю почвомелиоративных изменяемых показателей	Регистрация изменений почвомелиоративных показателей путём устройства территории	Периодический контроль почвомелиоративных изменяемых показателей для установления нормы изменений почвенных свойств		Установление элементов баланса для рационального использования земель

Контроль первоначального почвенного и гидрогеологического состояния начинается с периода проектирования и (или) устройства системы.

В зависимости от того, как организована работа по контролю, на этапе А выделяют два момента: одновременно с устройством систем (в начале периода мелиорации слабо — или непродуктивных почв в естественном режиме) и после появления процессов вторичной деградации почв.

Первый случай редко встречается в практике, ибо в мелиоративном сельском хозяйстве многих стран еще бытует представление, что все выполненные мелиоративные сооружения, мелиорирование почв подразумевают как само собой разумеющиеся быстрее изменения.

На почвах с автоморфным мелиоративным режимом и хорошим внутренним дренажем на первом этапе не выдвигаются вопросы прогнозирования и нет необходимости в проведении агро- и почвенно -мелиоративных работ. Наоборот, на слабо продуктивных, подверженных засолению, избыточно увлажненных почвах с гало и гидроморфным мелиоративным режимом контроль за их изменением должен быть налажен одновременно с устройством систем для установления ритма, продолжительности процессов мелиорации и необходимостью в почвенно- и агромелиоративных работах в этот период.

Организуя контроль, следует допустить динамический характер и невозможность точного определения ритма метапочвогенетических процессов (которые могут идти как в положительном, так и в отрицательном направлении, влияя на плодородие почв) в рамках гидромелиоративных систем.

В этом случае контроль начинается в период мелиорирования почв (после осуществления испытаний ирригационной и дренажной систем и первого цикла агро- и почвенно — мелиоративных работ). Он продолжается по заранее подготовленной контрольной периодической программе в течение всего периода мелиорирования почв. В конце мелиоративного периода программа контроля почвенных и гидрогеологических показателей обычно изменяется из — за проведения новых мелиоративных работ.

Новый цикл начинается одновременно с началом стабильного эксплуатационного периода территории; контрольная программа преследует цель установления момента, в которой необходимо принять меры по устранению условий вторичной деградации почвы. После этого наступает следующий цикл (период интенсивного сельскохозяйственного использования), гдепрограмма значительно упрощается, так как необходимы только некоторые проверки на экспериментальных участках для наблюдения за почвенно-гидрогеологическими изменениями в течение длительного периода времени.

Организация контроля после появления вторичных процессов деградации почв осуществляется на старых мелиоративных системах, где, как правило, проводится ограниченное число мероприятий (только орошение или обвалование). На практике, однако, возникают условия, при которых необходимо проведение контроля в новых системах, в которых вследствие каких — либо причин проявляются симптомы к быстрому вторичному снижению плодородия некоторых почв (при процессах засоления). В таких случаях контроль ведется в основном для выявления ритма процессов вторичной деградации почв и уточнения необходимых мер для предупреждения и устранения вторичного засоления.

Определение первоначального почвенно-гидрогеологического состояния. На основании всех данных в конце этапа А (или в начале этапа В) обосновывается мелиоративное районирование территории. Данные относительно начального почвенно-гидрогеологического состояния должны обеспечивать следующие характеристики системы:

– номинальные параметры, предусмотренные в проекте и послестроительства или реконструкция системы;

– первоначальное почвенно-гидрогеологическое состояние с включением площадей, занятых почвами с потенциальными и актуальнымиусловиями деградации в результате засоления;

– данные относительно изменений почвенных и гидрогеологическихпоказателей, определяемых во время контроля, в продолжении следующихэтапов устройства территории;

– — выводы и рекомендации практического характера, составленные организациями, выполняющими проведение всех видов работ, подразделениями по их эксплуатации после каждого этапа контроля, прогноз за изменением состояния территории, меры по рациональному использованию системы.

Периодический контроль за изменением почвенных игидрологических показателей, необходимых при эксплуатации ирасширении гидромелиоративных работ (этап В). Обновление почвенных и гидрогеологических быстро изменяемых показателей, необходимых для эксплуатации и расширения гидромелиоративных работ в гидромелиоративных системах, осуществляется путем периодического их контроля на почвенно-гидрогеологических стационарах. Одновременно программа контроля прогнозируемых показателей должна включать исходные данные о трудноизменяемых мелиоративных показателях с таким расчетом, чтобы в конце контрольного этапа можно было установить эффективность мелиорирования, влияние на них почвенно- и агромелиоративных работ в определенный интервал времени. Эти показатели нуждается в исходном, а затем в заключительном определении в конце контрольных этапов. Для каждого почвенно- гидрогеологического стационара регистрируется динамика изменения гидрогеологических и солевых (легко-, умеренно и трудноизменяемых) показателей.

На основании периодического контроля получают, таким образом, данные относительно ритма изменения почвенных быстро изменяемых показателей и их пределов для прогнозирования дальнейшей эволюции мелиорируемых почв.

Прогнозирование почвенно-и гидрогеологических изменений мелиорированных территорий (этап С). Третий этап цикла по контролю за изменением свойств почв и режима грунтовых вод в системах (по орошению) и включает расчет, интерпретацию и обобщение полученных результатов на почвенно-гидрогеологических стационарах в течение первых двух этапов с целью их использования в сельскохозяйственном производстве. В рамках этого этапа контроля предприятиями, выполняющими программу, устанавливаются для каждого экспериментального участка в отдельности следующие элементы прогнозирования после обработки данных, собранных за два предыдущих этапа:

– разметка площадей с проведением мелиоративных работ,предусмотренных проектом, соответственно площади, где наметилисьположительные изменения почвенных и гидрогеологических показателей посравнению с исходными;

– разметка площадей с проведением мелиоративных работ, которые небыли выполнены в соответствии с проектом, и установление причинотрицательных изменений показателей по сравнению с исходными;

– данные для составления баланса воды и солей для проведенияреконструкционных работ на почвах, подверженных засолению (системыорошения);

– уточнение площадей, на которых необходимо проектирование новых,дополнительных мелиоративных сооружении, или совершенствование их путемпроведения агро- и почвенно-мелиоративных работ;

– уточнение площадей, требующих рациональных мер по эксплуатациисистем, в рамках каждого сельскохозяйственного предприятия в целяхпредупреждения процессов вторичной деградации почв в результате засоления;

– оценка степени изменения почв по мелиоративным районам или ихподразделениям с целью установления продолжительности этапов мелиорации,улучшения устройств.

Интерпретация полученных данных при периодическом контроле за изменением почвенных игидрогеологических показателей. Она осуществляется с учетом следующих важных элементов: природных условий территории (гидрогеологические, литологические); типа гидромелиоративных сооружений, поведения их при эксплуатации и вопросов, связанных с мелиоративной эксплуатацией; изменений в почвенных, гидрогеологических и на их основе в морфологических показателях по сравнению с исходными; состояния сельскохозяйственных культур и уровня полученной продукции. В конечном счете устанавливается тип водно-солевого баланса мелиорируемой территории.

На основе интерпретации значений почвенных и гидрогеологических показателей и соответственно изменений в системах орошения под влиянием почвенно- и агромелиоративных работ выявляют и ограничивают ареалы, охваченные вторичным засолением, эрозией, химическим загрязнением.

Заключение

На орошаемых территориях с целью мелиорации засоленных земель и для внедрения первичных капитальных проектов или же проектов реконструкции систем на экономически выгодных условиях необходимо оптимизация мелиоративных режимов взаимосвязано с показателями проектов т. е. выполнять мероприятия, учитывая предложенную систему поэтапного контроля над изменением свойств почв и режима грунтовых вод.

Литература:

1. Алиев Б. Н., Алиев И. Н. — Некоторые проблемы сельского хозяйстваАзербайджана и пути их решения. Баку, «Зия — Нурлан», 2004.
2. Бехбудов А. К., Джафаров Х. Ф. — Мелиорация засоленных земель. М. Колос, 1980.
3. Волобуев В. Р. — Генетические формы засоления почв Кура — Араксинской низменности. Баку, 1965.
4. Мирсалахов М. М. — Обоснование мелиоративных режимов почв.Сборник Аз. СХА., Гянджа, 2004.