Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние периодичности затопления на продуктивность естественного травостоя и мелиоративное состояние лиманов Прикаспийской низменности

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Альжанова, Багдагуль Сактагановна, Уральск

ЗАПАДНО-КАЗАХСТАНСКИЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

АЛЬЖАНОВА БАГДАГУЛЬ САКТАГАНОВНА

ВЛИЯНИЕ ПЕРИОДИЧНОСТИ ЗАТОПЛЕНИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЕСТЕСТВЕННОГО ТРАВОСТОЯ И МЕЛИОРАТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ ЛИМАНОВ ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ.

06.01.02 - сельскохозяйственная мелиорация

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель

доктор сельскохозяйственных наук

Фетисов Иван Митрофанович

Республика Казахстан Город Уральск 1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1 СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЛИМАННОГО ОРОШЕНИЯ В ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ 9

2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ 32 ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Природные условия зоны 32

2.2 Объекты исследований. Схема опытов 38

2.3 Методика исследований 42

3 ВЛИЯНИЕ ПЕРИОДИЧНОСТИ ЗАТОПЛЕНИЯ НА 47

МЕЛИОРАТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ ЛИМАНОВ

3.1 Влияние периодичности затопления на глубину залегания и 47 минерализацию грунтовых вод

3.2 Влияние периодичности затопления на химические свойства 54 почв

3.3 Влияние на засоление почв лиманов 63

3.4 Влияние периодического затопления на сумму и состав 75 поглощенных оснований в почвах лиманов

4 ВЛИЯНИЕ ПЕРИОДИЧНОСТИ ЗАТОПЛЕНИЯ НА 87 УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЕСТЕСТВЕННОГО ТРАВОСТОЯ

4.1 Продуктивность естественного травостоя на лиманах в 87 зависимости от периодичности затопления

4.2 Влияние периодичности затопления на качество сена с 94 естественных сенокосов

5 АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ 104 ЛИМАННОГО ОРОШЕНИЯ

5.1 Влияние лиманного орошения в аспекте охраны природы 104

5.2 Энергетическая эффективность производства кормов в

условиях лиманного орошения 1I ?

ВЫВОДЫ 116

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 119

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 120

ПРИЛОЖЕНИЯ 143

ВВЕДЕНИЕ

Западно-Казахстанская область является традиционным регионом высокопродуктивного животноводства. Производство животноводческой продукции в значительной степени зависит от развития кормовой базы.

Корма в области производят на неорошаемых сенокосах и пастбищах на почвах каштанового типа сухой степи и полупустынь, на орошаемых землях регулярного орошения кормовых культур, на лиманах разливов рек. Поскольку область расположена в зоне сухих степей и полупустынь, то рост производства кормов в значительной мере возможен при рациональном использовании лиманов. При правильном научно обоснованном использовании и улучшении лиманы являются одним из основных источников укрепления и стабилизации кормовой базы области.

Западно-Казахстанская область имеет хорошие почвенно-климатические условия и значительные площади земель, пригодных для лиманного орошения. Область характеризуется большим количеством тепла, солнечной радиации, обеспечивающих формирование высоких урожаев сельскохозяйственных культур при наличии достаточных запасов влаги в почве.

Лиманное орошение является наиболее простым способом увлажнения почв и позволяет хозяйствам получать самые дешевые в данной природно-климатической зоне корма с минимальными затратами энергетических ресурсов и техники. Возделывание естественного травостоя при лиманном орошении практически не требует затрат горючего, металла для получения сена и характеризуется низкой энергоемкостью.

В двадцатых годах XX века высокие урожаи пырейно-бекманиевого травостоя с ценными кормовыми качествами получали с 600-700 тыс. га лиманов, расположенных на луговых почвах разливов рек Прикаспийской низменности. На начало 1998 года в области имелось 216 тыс. га лиманов. С

1922 года по 1997 год площади лиманного орошения сократились на 560 тыс. га.

Снижение объема вод местного стока из-за распаханности водосборной площади и зарегулирования и нарушения правил эксплуатации этих угодий привело к значительному сокращению площадей лиманов, деградации растительности, снижению продуктивности травостоя, опустыниванию, засолению и осолонцеванию почв.

По данным областного управления сельского хозяйства в 1991 году заливалось 199174 га лиманов, то в 1997 году было залито только 87615 га. Такое положение может привести не только к недобору продукции, но и утрате огромных материальных средств, затраченных на создание этих оросительных систем, а также ухудшению экологического состояния среды

Правительство Казахстана уделяет большое внимание развитию животноводства. В решении этой проблемы ведущее значение имеет развитие лиманного орошения, определяющего не только благополучие кормовой базы, но и состояние природной среды и стабильность природных систем.

Проблема рационального использования, улучшения и охраны природных ресурсов в условиях рыночной экономики становится приоритетным направлением происходящих реформ. Охрана природы, рациональное использование природных ресурсов возведены в ранг общегосударственных задач, что отражено в Конституции Республики Казахстан. В «Концепции рационального использования и охраны земельных ресурсов Республики Казахстан до 2010 года» и «Национальной программе по рациональному использованию земельных ресурсов и их охране до 1995-2000 года», отмечается необходимость улучшения и восстановления земель, подвергшихся деградации.

При реконструкции оросительных систем лиманного орошения в связи с уменьшением вод местного стока на многие системы прекратили подавать

воду, на некоторые другие возобновили частично подачу воды после многолетнего перерывов.

В связи с необходимостью создания устойчивой кормовой базы в Западно-Казахстанской области - восстановление продуктивности лиманов является актуальной проблемой.

Цель исследований заключалась в установлении влияния периодичности затопления на формирование урожая естественного травостоя на лиманах, мелиоративное состояние почв и в решении вопросов восстановления продуктивности и мелиоративного состояния почв после длительного перерыва в затоплении лиманов

В задачу исследований входило изучение влияния периодичности затопления на:

• глубину залегания и минерализацию грунтовых вод лиманов;

• содержание в луговых почвах гумуса, валового азота, подвижного фосфора и обменного калия;

• засоление почв лиманов;

• содержание и состав поглощенных оснований в почвах лиманов;

• продуктивность и качество естественного травостоя лиманов разливов рек Прикаспийской низменности;

• дать биоэнергетическую и экологическую оценку эффективности производства кормов в условиях лиманного орошения Прикаспийской низменности;

Научная новизна исследований. Впервые в условиях Западно-Казахстанской области установлена возможность восстановления продуктивности лиманов после многолетнего отсутствия заливов, показано влияние периодичности затопления на пищевой режим, засоление, на сумму и состав поглощенных оснований почв, на продуктивность и качество естественного травостоя лиманов; доказано, что многолетние перерывы в заливах лиманов не приводят к существенному снижению потенциального

плодородия луговых и лугово-каштановых почв, а также установлено, гтл -

Уприменение только лиманного орошения не обеспечивает получения высоких урожаев сена и улучшения мелиоративного состояния без применения химических мелиорации на луговых солонцах.

Практическая ценность работы. Применение систематического залива в течение многих лет при соблюдении правил эксплуатации лиманов позволяет получать высокие урожаи естественного злакового травостоя в пределах 3,0-4,0 т/га. При возделывании естественного травостоя на лиманах разливов рек Прикаспийской низменности наиболее оптимальным является систематическое орошение в 7-8 лет из 10 с ранневесеним заливом в паводок рек продолжительностью 20-25 суток, и нормой 3500-4000 м3/га.

На основе проведенных исследований хозяйствам области будут предложены «Рекомендации по восстановлению продуктивности лиманов после длительного перерыва в затоплении».

Полученные результаты могут быть использованы для разработки природоохранных мероприятий, явятся научной основой при составлении проектов «Мероприятия по улучшению использования лимана».

Проведенные исследования позволяют теоретически обосновать восстановление продуктивности естественного травостоя и плодородия почв лиманов в зоне сухих степей и полупустынь после длительных перерывов в затоплении.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований Западно-Казахстанского аграрного университета. Номер государственной регистрации: 0196 РК 00328 (Республика Казахстан).

В основу диссертационной работы положены материалы полевых исследовании в 1993-1997 годах на лиманах Западно-Казахстанской области. Все геоботанические описания, отбор почвенных и растительных образцов, частично химический анализ почв, биохимический анализ сена, математическая обработка и анализ экспериментальных материалов

выполнены лично автором. Также автором были обобщены и проанализированы результаты исследований И.М. Фетисова, выполненных в 1970-1972 годах.

Автор приносит благодарность научному руководителю И.М. Фетисову за постоянную помощь в работе и любезно предоставленные данные собственных исследований.

Диссертационная работа изложена на 174 страницах с применением печатающих и графических устройств вывода ЭВМ, включает 22 таблиц, 8 рисунков и 10 таблиц в приложении.

Состоит из введения, 5 разделов основной части, заключений, списка использованных источников и приложений. Библиография включает 230 наименований, в т. ч. 10 на иностранном языке.

1 СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЛИМАННОГО ОРОШЕНИЯ В ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ

Земельный фонд Западно-Казахстанской области составляет 12666,9 тыс. га, из них пашни 2009,9 тыс. сенокосов и пастбищ - 10146,8 тыс га [56]. Основная территория области занята сенокосами и пастбищами, что составляет более 80% всех сельскохозяйственных угодий. Около 8 млн га земельного фонда области не могут интенсивно использоваться ввиду необеспеченности водой. Богарные сенокосы и пастбища дают мало кормов -всего 2-3 центнера с га.[155].

Решающим фактором роста производства кормов в зоне сухих степей и полупустынь является регулярное и лиманное орошение [88].

Лиманное орошение в 4...5 раз увеличивает, по сравнении с богарными землями в полупустынной зоне, продуктивность естественных кормовых угодий [178].

На начало 1998 года в Западно-Казахстанской области имелось 216 тыс. га лиманных угодий.

Естественные лиманы Западно-Казахстанской области расположены в зоне полупустынь Прикаспийской низменности на разливах рек Большого и Малого Узеней, Кушум, Аще-Узек, Илек, Чижи 1 и 2, Дюры 1 и 2, Булдурты, Уленты, Калдыгайты.

Естественные лиманные кормовые угодья, дающие корм с самой низкой себестоимостью в Западно-Казахстанской области, продолжают играть в этом регионе ведущую роль в обеспечении животноводства кормами.

Лиманное орошение - периодическое орошение почв способом затопления водами поверхностного весеннего стока [52]. Почвенный запас влаги, созданный в результате лиманного орошения используется сельскохозяйственными культурами в период их вегетации.

Система лиманного орошения по конструктивным особенностям и капиталоемкости существенно отличается от систем регулярного орошения. Стоимость одного га. лиманного орошения в 5... 10 раз меньше стоимости одного га. регулярного орошения. Срок окупаемости лиманного орошения в 8-12 раз короче, чем регулярного орошения [214].

Луговые лиманы разливов рек являются самыми продуктивными в Западном Казахстане и Нижнем Поволжье. При наличии правильного залива на этих лиманах в течение многих лет можно получать урожаи злаковых луговых трав в пределах 40...50 ц/га .

Большой вклад в разработку вопросов сельскохозяйственного использования лиманов внесли И.А. Кузник [93], В.В. Матвеев [118], М.А. Ротов [155], М.С. Сабиров [159] и ДР.

Лиманы с естественным злаковым травостоем являются, при наличии залива, ценными сенокосными угодьями, обеспечивающими кормами многие хозяйства Западного Казахстана. По сообщению А.Г.Ларионова и И.М. Фетисова 95-97 % лиманных угодий Нижнего Поволжья и Западного Казахстана используется под естественные сенокосы [103,198].

Лиманы с луговыми и лугово-каштановыми почвами должны использоваться под естественные сенокосы. Распашка естественных луговых сенокосов Нижнего Поволжья и Западного Казахстана для возделывания сеяных сельскохозяйственных культур недопустима, из-за резкого снижения продуктивности травостоя. Многие исследователи указывают на целесообразность распашки окраин лиманов с пресными водами для возделывания различных сельскохозяйственных культур [114,187]. Сеяные кормовые сельскохозяйственные культуры допустимо возделывать на почвах лугового ряда в том случае, если почвенно-мелиоративные и гидрогеологические условия почвогрунтов позволяют получать высокие урожаи без угрозы гибели земель от вторичного засоления. Земли не

подвергаются вторичному засолению при лиманном орошении только при наличии пресных грунтовых вод .

Лиманные понижения выражены в рельефе нечетко и в отличие от озер у них нет четко, ясно обозначенной береговой линии. Равнинность местности, присущей Прикаспийской низменности, является причиной равномерного разлива весенних вод неглубоким слоем, в результате чего даже малые речки в низовьях в годы с высокой обеспеченностью стоком заливают десятки тысяч га площадей естественных лиманов. По данным Арефьевой, в междуречье Волго-Урала Западно-Казахстанской области площадь дельтовых и пойменных лиманов составляет около 500 тысяч га, на левобережье р.Урал - 150 тыс.га [10].

Наряду с лиманами разливов рек на Прикаспийской низменности имеется большое количество лиманов-падин [44]. Общая их площадь в регионе составляет, примерно, 200 тыс га. Гидрологические условия крупных падин сходны с гидрогеологическими условиями лиманов разливов рек [46]. Падинные лиманы, с разной площадью, ( от одного до нескольких сотен га) пятнами рассеяны по всей территории Прикаспийской низменности.

Лиманы на разливах рек занимают всю площадь разлива степных рек. Аллювий совершенно не деятелен, поэтому «слоистости в почвах разливов рек нет или с трудом улавливается»1. Площади естественных лиманов-падин сильно изменяются по годам и зависят от объема вод местного стока в данном году и продолжительности паводка.

Источниками питания лиманов являются атмосферные осадки (в основном зимние), поверхностный сток с окраинных равнин и весенний сток местных малых рек и балок.

Грунтовые воды, располагающиеся под лиманами на глубине 2,0-5,0 м, питаются за счет просачивания талых и поливных вод. Водный режим

1 Ларин И.В. Почвы, растительность и естественные районы Уральского округа /Уральский округ и его районы. Вып. III. ч.2. Уральск, 1929. -с.138-139.

лиманов характеризуется продолжительным стоянием слоя воды на поверхности, а после инфильтрации воды смыканием восходящих и нисходящих токов по капиллярам. Гидравлическая связь поверхностных и грунтовых вод в значительной степени определяется характером подстилающих пород и глубиной залегания грунтовых вод [112,194,195].

Являясь аккумулятором талых вод, многие лиманы наполняются в период снеготаяния. Участки лиманов бывают затоплены от 1-2 недель до 24 месяцев. Глубина затопления изменяется от 10 до 80 см. Затопление лиманов происходит не ежегодно, ввиду разных величин вод поверхностного стока. На продолжительность затопления оказывает значительное влияние скорость оттаивания промерзшего слоя почвогрунта, степень ее мерзлотной цементации и температурный режим затапливающей воды [81,169].

Многие исследователи используют разные подходы для классификации лиманов. Классифицируют лиманы по преобладающим растительным сообществам [113], по генезису и режиму увлажнения [43], по источникам водного питания [11], по характеру и свойствам подстилающих пород и глубине залегания грунтовых вод [4,112], по признакам поемности [71], по мелиоративному состоянию [113].

По рельефу и источнику питания различают: 1) лиманы водораздельного плато; 2) склоновые лиманы; 3) лиманы замкнутых понижений; 4) лиманы потяжин и лощин; 5) лиманы, питаемые сбросными водами водохранилищ и прудов; 6) лиманы, использующие сток степных рек и их притоков; 7) пойменные лиманы; 8) лиманы, питаемые водами оросительно-обводительных систем [214].

Изучение мелиоративного состояния лиманов представляет большой научный и практический интерес [93,212,217]. Без достаточного знания вопросов почвообразования невозможно осуществлять научно-обоснованное освоение и использование естественных и искусственных лиманов [213,215].

Лиманное орошение обеспечивает улучшение гидротермического ре

жима почв и увеличения продуктивности лугов, пастбищ и сенокосов [69,184]

Туктаров Б. И. отмечает, что в последние годы продуктивность лиманов снижается. Основной причиной сниже�