Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ И ГИДРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ОРОШЕНИЯ В ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЕ Г. БАРНАУЛА

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ И ГИДРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ОРОШЕНИЯ В ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЕ Г. БАРНАУЛА"

На правах рукописи

Бикеева Юлия Валерьевна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ И ГИДРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ОРОШЕНИЯ В ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЕ г, БАРНАУЛА

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Барнаул 2004 "

т

Работа выполнена в Алтайском государственном аграрном университете

Научный руководитель: доктор геологе-минералогических наук4

профессор Ю.Н. А куле н ко

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

С. В, Макарычев

кандидат сельскохозяйственных наук В.И. Бивалькевич

Ведущая организация: Сибирский НИИ гидротехники к 1 (г. Красноярск) - „

Зашита диссертации состоится « <% » 2004 г. в часа в на

•заседании диссертационного совета Д. 220.00203 но защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук в Алтайском государственном аграрном университете по адресу:

656099, г. Барнаул, проспект Красноармен!.- и, 98

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного а фар но го университета.

Автореферат разослан 2004 -

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Ю.А. Гладков

Введение

Актуальность. Орошаемые земли пригородной зоны г. Барнаула являются основой овощеводства для населения. По оценкам специалистов в' настоящее время в Сибирском регионе производится 69 кг овощей на душу населения при медицинской норме потребления 140 кг. Однако, трудности с реализацией овощей, иены, не покрывающие затраты'на выращивание, ведут к сокращению производства в сельскохозяйственных предприятиях. Поэтому требуются мероприятия по снижсшио себестоимости продукции. При правильном ведении орошения урожайность сельскохозяйственных культур достаточно высокая.

Одной из главных задач при развитии орошения в степной зоне является сохранение оптимальных поч ве 11 но-мел норат и вны х условий во всей толше зоны аэрации почвогру!гтоо.

Оптимизация .минерального питания растений должна быть основана, прежде всего, на законах земледелия: взаимодействия факторов минимума, оптимума, максимума. Соблюдение этого условия возможно при применении оптимизированных доз удобрений на выщелоченных черноземах умеренно-засушливой степи Алтайского края в условиях орошения, что оказывает.определяющее действие на продуктивность растений и качество урожая. ,

Анализ эффективности и стабильности сельскохозяйственного производства показал, что в крае при значительной неустойчивости урожайности по годам отдача от каждого мелиорируемого гектара значительно ниже уровня передовых хозяйств. При этом должно быть уделено особое внимание комплексному подходу к освоению мелиорируемых земель. Необходимо не только получать проектные урожаи, но и осуществлять конкретные меры но ускорению перехода на водосберегающне технологии орошения, бережному использованию земельных и водных ресурсов, охране окружающей среды.

Среди основных экологических проблем как богарного, так и орошаемого земледелия, определяющих эффективность и устойчивость сельскохозяйственного производства можно назвать:

1. Нарушение структуры естественных ландшафтов;

2. Эрозионная опасность;

3. Изменение плодородия почв;

4. Загрязнение почвы, фунтовых и поверхностных вод;

5. Развитие негативных гидрологических и гидрогеологических процессов.

На фоне этого актуально более глубокое научно-теоретическое обоснование приемов И систем обработки ПОЧВЫ гу-цатам пцлппф-гтлу пгп. бснностей. Важно предвидеть процессы, возни: аюшне ЕЦРДО&ДОДОРО-

3 фонд научной литературы

шепни, в частности, поступление, передвижение и расходование влаги для обеспечения оптимальных условий воздушного, пищевого и теплового режимов.

Для предотвращения нештивных последствий и получения планируемых урожаев на орошаемых -землях необходимо, прежде всего, знать агро-экологические и организационные условия повышения эффективности орошения в пригородной зоне г. Барнаула.

Цель и задачи исследования. Главная цель данной работы состоит в агроэкологическом и гидрологическом обосновании развития орошаемого земледелия для целей овощеводства на выщелоченных чернозёмах пригородной зоны г. Барнаула.

Для достижения поставленной цели были определены следующие зала* чи:

1. Дать комплексную оценку мелиоративного состояния орошаемых земель.

2. Изучить водный баланс оросительных систем.

3. Разработать рекомендации по предупреждению эрозии на орошаемых землях и определить оптимальные условия орошения.

Научная новизна. Всесторонне исследован и предложен комплекс мероприятий по сохранению и улучшению плодородия почв и мелиоративного состояния орошаемых земель для создания условий устойчивого и эффективного функционирования природно-агромелиоратив ных систем в пригородной зоне г. Барнаула.

Обоснованы экологически устойчивые орошаемые участки черноземных почв.

Осуществлен комплексный подход к анализу влияния орошения на плодородие выщелоченных черноземов и эрозионные процессы.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования явились 5 оросительных систем, расположенных в Первомайском районе Алтайского края н орошаемые участки в совхозе «Барнаульский» на территории административного управления г. Барнаула. На этих территориях возде-лываются кормовые, овощные и технические культуры. Вид орошения — дождевание. Основные запасы оросительных вод- поверхностные воды.

Методика работы предусматривает сбор материалов, изучение климата, рельефа, геологического строения, гидрогеологических условий пригорода Барнаула. Методологической основой исследования являются положения системного подхода. Используется метод системного анализа. В процессе работы проработаны и использованы труды российских и зарубежных ученых. В работе использованы средства ЭВМ, математическая обработка результатов. Составлены: картографическая основа, диаграммы, графики,' таблицы. В работе дан анализ химического состава почв, грунтов, воды.

Защищаемые положения.

1. Агроэкодогическое и гидрологическое обоснование развития орошения в условиях лесостепной зоны определяются системой геоморфологической, лаидшафтно-литологической, гидрогеологической и экологической оценок природных особенностей территории.

2. Размеры орошаемых участков и используемая техника полива должны быть организационно и технологически сопряжены с особенностями территории и системами мероприятий для поддержания, водного режима орошаемых земель.

3. Повторные и промежуточные культуры (овощные) способствуют сохранению и улучшению мелиоративного состояния и плодородия черноземов.

Практическая значимость работы. Результаты исследований и практические рекомендации имеют важное значение для целей мелиорации, а также позволяют обосновать необходимость контроля за состоянием орошаемых участков и введения комплекса мелиоративных мероприятий, направленных на повышение урожайности возделываемых культур (преимущественно овощных); сохранение и улучшение экологического состояния пахотных земель.

Апробация диссертации. Основные материалы, и положения были доложены и обсуждены на конференции Алтайского государственного аграрного университета: «Проблемы природопользования на Алтае» (2002); на международных научных конференциях: «Алтай: экология и ггр!гродо полыова»не» (Бн(1ск, 2002, 2003); на региональной молодежной научной конференции: «Южная Сибирь: проблемы взаимодействия общества и природы» (2003).

Публикации, По результатам исследований опубликовано 9 работ, в том числе 1 на английском языке.

Структура и оПъем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, рекомендаций производству и списка используемой литературы.

Общий объем диссертации составляет 132 страниц машинописного •текста, содержит 27 таблиц, 12 графиков и 11 рисунков. Список литературы включает 141 наименование, в том числе 3 зарубежных автора.

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ.

В главе приводится обзор литературы по указанной проблеме. Опенке мелиоративного состояния орошаемых почв посвяшено большое количество статей и монографий, опубликованных в основном до 1985 года.

Проектирование оросительных систем и участков, подлежащих орошению, проводилось в период с 1976 по 1980 года.

5

Оросительные системы были введены в эксплуатацию и 1952 голу.

Период 1990-1997 гг. омрачен негативной атмосферой, созданной в стране различными средствами СМИ вокруг мел нора шш. Последствия этой компании были катастрофическими для отрасли. Началось резкое, ничем не обоснованное сокращение ассигнований как на развитие мелиоративных работ, так и на научные исследования.

С момента ввода в эксплуатацию оросительных систем прошло более 20 лет, поэтому возникла необходимость оценки эффективности орошения и разработки комплекса мероприятий по рациональному использованию орошаемых земель.

ГЛАВА 2, ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ БАРНАУЛЬСКОГО МАССИВА

ОРОШЕНИЯ.

В главе описаны геолого-морфологическне, гидрогеологические гидрологические и климатические условия пригородной зоны г. Барнаула. Подробно изложены особенности почвенного климата, его роль в зимний период. Уделено внимание водному балансу почв и снежным мелнорациям,

ГЛАВА 3. ПОЧВЕННО-МЕЛИОРАТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ г.БАРНАУЛА.

3.1. Почвы территории

Почвенный покров участка неоднородный. Преобладающими почвами в ОПХ «Новоалтайское» Первомайского района являются черноземы оподзоленные среднегумусные срелнесуглинистые, реже в«речаются черноземы сильно выщелоченные. Они занимают пониженные участки изучаемой территории. По понижениям встречаются серые, темно-серые лесные оподзоленные почвы {Калин АЛО., 1999).

Почвы участка совхоза «Барнаульский» - черноземы выщелоченные среднем о ишые среднегумусные сред иесуглин истые, совхоза «Повал ихин-ский» - черноземы выщелоченные маломощные малогумусныс среди ссуг-лннистые. Почвенный покров колочной степи и лесостепи имеет много общего. Основной фон его составляют черноземы обыкновенные с заметным участием черноземов выщелоченных и лугово-черноземных почв (Бурлакова,1984).

При изучении черноземов выщелоченных по физико-механическим свойствам наибольшее содержание гумуса в горизонте А отмечено в почвах совхоза («Барнаульский» - 6,61 %, несколько меньше в почвах совхоза «По вал их и не кий» и учхоза ((Пригородное» - 5,25 и4,5б % соответственно.

6

Распределение тумуса по горизонтам почвенного профиля специфично для типа почвы и обусловливает не только ее морфологические признаки (мощность, окраску, строение и т.д.), но также биологические, химические н физические свойства. Лзог почвы, являясь составной частью гумуса, служит показателем направленности почвообразовательного процесса. И.В. Тюрнн (1956), считая аккумуляцию азота в гумусовых веществах характерным признаком почвенных образований, предлагал запас общего азота в почвах принимать за показатель потенциального плодородия.

Так же как и по содержанию гумуса, изучаемые чернозёмы различаются но сумме поглощенных оснований. Наибольшее значение данной величины характерно для почв совхоза «Барнаульский» - 37,5 мг-экв/100г почвы, наименьшее - для почв учхоза «Пригородное» - 14,0 мг-экв/100г почвы.

По величине рНв в горизонтах Л и ЛВ черноземы различаются незначительно. Более кислая реакция отмечена только в ropinoirre Л чернозема выщелоченного учхоза «Пригородное» - 6,41. В горизонтах ВС л С наблюдается повышение реакции среди до 8,2 - 8,8, связанное с появлением карбонатного слоя.

Почвообразугонщми породами, почти на всей территории, выступают незасоленные карбонатные лессовидные суглинки верхнекраснодубров-ской подешггы, и только по долинам рек - делювиальные суглинки или аллювиальные супеси и пески (Курачев, 1976).

Особенности водно-физических свойств. Благодаря относительной однотипности вещественного состава исходной минеральной основы структура механического состава черноземов всей территории одна - в ней количественно резко преобладает крупная пыль, так называемая лессовая фракция размером 0,05 -0,01 мм, и очень мало содержится или вообще нет песчаных частиц - фракций крупнее 0,05 мм.

Черноземы, находящиеся в настоящее время в освоенном состоянии, не подвергаются в осенний н весенний периоды сквозному и даже глубокому промачивашпо. Можно считать, что в современных условиях мощность зоны активного влагооборота и, следовательно, активного почвообразования и геохимии подвижных соединений в профиле черноземов сильно уменьшилась.

Органическое сещсство. Основываясь на данных определения гумуса в образцах единичных разрезов, можно утверждать, что в большинстве распаханные черноземы изучаемого региона относятся к средне-гумусным, однако 45 лет назад черноземы были высокогумуснымн (В.Ф. Поярков, 1936). Это сопоставление свидетельствует о том, что основные свойства черноземов вследствие большого антропогенного воздействия на них (особенно на выщелоченные черноземы) заметно изменяются в сторону ухудшения, в частности обедняются гумусом.

7

Загрязнение тяжелыми металлами. Современная химизация сельского хозяйства и неуклонный рост применения минеральных удобрений и химических мелиорантов зачастую сопровождается загрязнением почв солями тяжелых металлов (ТМ).

Наиболее сильными загрязнителями из исследованных источников в г. Барнауле и ого окрестностях являются ТЭЦ. ОтТЭЦ-1 почва интенсивно загрязнена свинцом, кадмием, ртутью (выше ПДК). От ТЭЦ-3 в северном, западном и восточном направлении даже на расстоянии 5000 м почва наиболее загрязнена (близко к ПДК и выше) хромом, никелем. К югу от ТЭЦ-3 на расстоянии 1000 м содержание всех исследованных тяжелых металлов снижается н близко к их фоновому значению. Площадки протравливания зерна ядохимикатами являются загрязнителями почв ртутью и кадмием на расстоянии 5 м от источника, автомобильная трасса Барнаул - Новосибирск загрязняет почву свинцом на расстоянии до 100 м, кадмием — как более летучим элементом — на расстоянии 200 м от трассы.

3.2. Мелиоративное состояние орошаемых земель.

Оценка мелиоративного состояния проведена, опираясь на материалы изысканий при проектировании и строительстве оросительных систем и собственные исследования, проведенные в 2000 - 2003 гт.

В целях развития орошения земель в пригороде Барнаула было запроектировано и введено в эксплуатацию несколько оросительных систем: Больше - Черемшанская; Чесноковская; Жилихи некая; Лосихинская,

Больше - Черемшанская оросительная система эксплуатируется с 1982 года. Она расположена на территории земель совхоза «Чесноковскнй»; «Повалихинский» и «Логовское».' Водоисточником служит водохранилище на р. Б. Черемшанка. Подачу воды осуществляют насосные станции первого, второго и третьего подъёмов.

Плошаль орошаемых земель постоянно сокращалась с момента начала эксплуатации из-за недостатка финансирования на эти цели. В 1998 году орошалось только 1500 га. Принят ряд постановлений Правительства Российской Федерации и Администрации Алтайского края, направленных на восстановление неорошаемых земель.

Лосихинская оросительная система введена в эксплуатацию л 1982 году. Она включает в себя земли свх. «Санниковскнй» и ОПХ «Новоалтайское».

В условиях перехода к рыночной экономике существенно изменились организационно-правовые формы земельной собственности, и как следствие это отразилось и на площади орошаемых земель в хозяйствах. Произошли количественные изменения в отношении земель, подготовленных для орошения, а также земель фактически поливаемых (табл. З.2.1.).

Таблица 3.2.1. Информация о поливе сельскохозяйственных культур.

Наименование хозяйства Наличие орошаемых земель, га Поливаемые земли в 2002 г., га ' Поливаемые земли в 2003 г„ га

1 2 3 4

Г. Барнаул

ОПХ «Овощевод» 232 232 232

Институт садоводства 581 581 581

ООО с/з «Барнаульский» 594 293 (нет данных)

Агрофирма «Цветы Алтая» 30 30 -

ОАО УОХ АГЛУ «Барнаульское» 84,6 40 40

Первомайский район

АО «Чесноковское» 956 909. 140

• ГСПК «Поваллхинское» , 897 361 • 100

ПТФ «Молодежная» 391 391 . 391

ОПХ «Алтайское» 536 506 506

КГУП «Логовское» 839 452 452

ЗАО «Санниковское» 1002 738 282 ■

КГУП «Новоалтайское» 1301 458 298

АО «В елижа новское» 186 186 • 186

КФХ «Кучмина» 130 130 130

Таким образом, следует, что на Больше - Черемшанской оросительной системе количество земель, подготовленных для орошения, снизилось с3354 га до 2692 га из них поливаемых — 1772 га (суммарно по хозяйствам). На Лосихинской оросительной системе за годы эксплуатации пло-шади земель под орошение увеличились с 800 га до 2303 га, но на момент исследований орошалось 1196 га (суммарно по хозяйствам). Во многих хозяйствах (ООО с/з «Барнаульский», ГСПК «Поваяихинское», КГУП «Логовекое», КГУП «Новоалтайское» и др.) поливные площади составляют около 50% от подготовленных земель.

Динамика изменения агрохимических и водно-физических свойств выщелоченного чернозема под влиянием орошения и внесения удобрений исследована сотрудниками Западно-Сибирской овощной опытной станции в длительном стационарном опыте по изучению систем удобрения в овощеводстве, заложенном в 1942 году и проводимом в настоящее время.

Систематическое применение удобрений в условиях орошаемого севооборота умерено засушливой степи Алтайского края, как органических, ток и минеральных, привело к улучшению структурности чернозема выщелоченного. Произошло повышение суммы более ценных (с агрономической точки зрения) структурных фракций, определяемых сухим просеиванием: Однако длительное внесение удобрений привело к некоторому снижению суммы водопрочных агрегатов но отношению к контролю.

В почве контрольного варианта многолетнего стационарного опыта произошло снижение гумуса с 5,09 до 3,46%. Внесение различных доз минеральных удобрений приостановило снижение содержания гумуса, а при внесении органических удобрений падение содержания гумуса не только прекратилось, но и возросло на 0,20-0,35%,

Систематическое применение органических и минеральных удобрений повысило сумму поглощенных оснований, степень насыщенности основаниями, величина рН не претерпела изменений.

Независимо от варианта вносимых удобрений сохраняется общая закономерность в накоплении элементов питания в почве, характерная для овощного севооборота в данных условиях. Систематическое внесение удобрений создает запас подвижных форм элементов и способствует более выраженным колебаниям в их содержании за период вегетаиии.

Орошение влияет на интенсивность выделения С02 («дыхание почвы»).

Орошение и вносимые удобрения повышают биологическую активность почвы, усиливают .минерализацию органического вещества, способствуя высвобождению минеральных элементов питания в доступном для растений виде, что со временем приводит к снижению потенциального

плодородия орошаемых почв.

3.3: Характеристика поливной воды в районе г. Барнаула.

Проблема качества поливной воды - одна из основных в орошаемом земледелии. Особенно быстрая потеря плодородия при поливах водой высокой минерализации и с неблагоприятным составом отмечается для черноземов, в наибольшей степени - для их более северных подтипов с глубоким залеганием карбонатов и отсутствием гипса в профиле.

Для полива в совхозе «Барнаульский» используется вода, которая полается из реки Оби и накапливается в водоеме-накопителе. Оросительная вода отличается очень низкой (менее 0,3 г/л) минерализацией. Химический состав поливкой воды приведен в таблице 3.3.1.

Таблица 3.3.1. Химический состав оросительной волы в совхозе __«Барнаульский»_

Сумма солей, г/л Состав ионов, мг-экв/л

СО, | НСО, CI SO, Ca | Mg" | Na'

п. Центральный, водоем ]

0,26 0,08 2,32 0.29 0.87 | 2,00 | 0.72 ) 0,84

п. Центральный, водоем 2

0,23 | 0,08 2,56 0.24 0.38 1,52 0,80 0,94

Вола со столь низкой минерализацией способна вызывать разрушение минеральной части почвы, поэтому при поливе возможно элювиирование ила, заиливание пор и снижение ее водонроводимости. По химическому составу вола пригодна для полива дождеванием, что подтверждается оценкой ее качества по степени минерализации и содержанию токсичных ионов (табл. 3.3.2.). Оценка качества оросительной воды по составу катионов также указывает на ее хорошее качество. Магниевый и натриевый показатели ниже 50%. Вычисление натрий-адсорбциоиного отношения (SAR) и уточненного показателя (SAR*) также указывает на пригодность поливной воды для орошения почв с монтмориллонит-вермикулитовым минералогическим составом (SAR* < б).

Таблица 3.3.2.

Качество оросительной воды в совхозе «Барнаульский» по составу катионов.

Проба Na'xlOO Mg"xI00 Ca ФАО

Ca +Mg**+Na* до 50% Ca +Mg" до 50% Na' не < 1 SAR SAR'

Центральный, полосм 1 23,6 26,5 3,2 0,7 1,5

Центральный, водоем 2 28,8 34,5 2,5 0,9 1,8

Вода из реки Оби не требует улучшения качества по составу катионов. Однако, учитывая значительное содержание гилрокарбонат-иона, высокую выщелачивающую способность поливной воды, а также вынос Са с урожаем сельскохозяйственных культур, необхолимо потери Са компенсировать.

Аналогичная ситуация сложилась и на других оросительных системах. Данные о химическом составе воды приведены в таблице 3.3.3.

И

Таблица 3.3.3, Химический состав оросительной воды.

Состав ионов, мг-экв/л

НСО* С1 эо4 • Са МГ N0*

Водозабор на р. Большая Черемшанка

3.09 0,63 • 0,174 0,90 | 5,50 -

Водозабор на р . Чесноковка

2,49 0.59 0,180. ■ 2,49 3,56 -

Гидрохимический режим грунтовых вод в условиях орошения интегрирует влияние природных и мелиоративных факторов. Развитие его во времени от начала орошения проходит через закономерно чередующиеся изменения минерализации и химического состава грунтовых вод. Они отражают эволюционный ход развития системы вода — порода — соли в ускоренном масштабе времени под мелиоративным воздействием.

ГЛАВА 4. ВОПРОСЫ АГРОЭКОЛОГИИ НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ.

' 4Л. Экологический аспект орошения.

Вплоть до последнего/времени при обосновании развития орошения в пригородной зоне г. Барнаула основное внимание уделялось повышению урожайности основных .сельскохозяйственных культур (овощных и кормовых).* ,

Однако, по результатам многочисленных наблюдений, здесь необходим глубокий и разносторонний подход к развитию орошения.

Целью мелиорации и земледелия на - мелиорированных территориях должно быть не только увеличение сельскохозяйственной продукции, но сохранение и улучшение плодородия в активном слое почв при условии рационального использования водных ресурсов и охраны природы.

Для успешной эксплуатации орошаемых земель в условиях нрнгород-ной зоны г. Барнаула необходимо решить вопросы рациональности орошения с учетом климатических и геоморфологических условий згроланд-шафта, всемерно механизировать все процессы орошения и выращивания сельскохозяйственных культур на. поливных землях и определить оптимальные оросительные и поливные нормы,,

К 'способам »1 технике полива должно предъявляться важное требование — поддержание в активном слое почвы оптимального водного режима. Биологически оптимальный поливной режим почти во всех случаях одновременно является к экономически оптимальным.

Оптимальный поливной режим не только обеспечивает высокие урожаи, но и соответственно снижает коэффициент водопотреблення; при нарушении оптимального режима коэффициент водопотреблення повышается, а следовательно, и снижается выход валовой продукции на I м1 оросительной воды. Современный технический уровень способов и техники полива не всегда отвечает поставленным задачам, как в отношении производительности труда, так н в обеспечении оптимального режима влажности почвы.

Одной из основной причин уменьшения плошали плодородных почв является эрозия почв. По данным Государственного (национального) доклада о состоянии использования земель Российской Федерации за 1996 год 57% сельхозугодий являются эрозионно-опасными и эродированными, в т.ч. пашни - 65%. Продуктивность таких земель (для зерновых культур), по сравнению с неэродированными, снижается и составляет по слабо^роди-рованным - 0,87%, сред* 1еэродированным - 0,56%, сильноэродированным - 0,4% (Лысенко, 1998).

Ежегодно в результате эрозии и дефляции теряется в среднем 10-15 тонн с 1 га почвы самой плодородной её части, насыщенной гумусом, на создание которого природа затратила тысячи лет (Бурлакова, Рассыпное, 1990).

Влияние современных эрозионных процессов на распределение пахотных угодий рассмотрим на примере учхоза «Пригородное».

Таблица 4.1,1.

Эродированность разных почв пахотных угодий учхоза «Пригородное»

2 * II й а в точ числе, та Вжго эроаи-роэл|-ни\

НС 1рОДИ|Ч>- ван-ныч Сдгбсэро- Л1рОВЗНН1М Срсднеэро-ллроааннт нам (ли ч

га % га % ¡а % га % га %

с> 61 27 44 34 56,0 - - - 34 56.0

с. 12 12 "¡00 - - - - - -

Ч* 231 121 52.0 « 37,0 25 11,0 - - ПО 48.0

ч* 4572 2914 63.7 1550 34.6 78 1,7 - 1658 36,3

ч 1628 724 44,4 Ш 54.2 22 М - - №1 55.6

Ч' 233 55 23,0 66 28.0 117 49,0 - - 183 77.0

лч 509 252 50.0 128 25,1 84 16.5 45 Я.8 212 50,5

я 4 4 100 - - - - • . • •

7255 4107 56,6 2775 ЗЯ.2 326 4.5 45 0.6 3101 427

4.2. Служба урожая на орошаемых землях. Эффективность использования современных мелиоративных систем регулирования влажности почвы может н должна быть повышена за счет

13

включения 'мелиоративных сооружений в автоматизированную систему , управления режимом влажности. Функциями такой системы должны стать: ''".',"

автоматизированный' отбор.' исходных данных (температура воздуха, осадки, влажность почвы и т.д.) и передача их по каналам связи на ЭВТ в банк данных, где на ряду с текущими параметрами хранится также и информация длительного пользования (гидрофизические характеристик , ки почвы, требования растений к водному режиму, параметры мелиоративных систем и т.д.); ...

• статистический анализ и обобщение полученной информации;

• математическое моделирование передвижения влаги в почве с учетом . осадков, поливов, биологических особенностей сельскохозяйственных

культур и взаимодействия зоны аэрации с грунтовым« водами;

• расчет необходимого мелиоративного воздействия и оценка его эффективности, включая экономическую составляющую;

• разработка решений и мероприятий, а также передача их по каналам связи для осуществления мелиоративного воздействия;

• контроль исполнения.

Важнейшим звеном в управлении режимами орошения является назначение, очередного срока полива. Для этого нужно знать остаток активных влагозапасов на данном поле на конец каждого дня, для чего необходимо ежедневно измерять величину осадков, поливов (приходная часть водного баланса) - с одной стороны • и суммарное испарение (расходная часть) - с другой. . , . .

Оптимальный режим орошения сельскохозяйственных культур, разработанный на опытных участках с высокой водообеспсченностью в производственных условиях часто не выдерживается. Вследствие ряда организационно-хозяйственных причин многие хозяйства вынуждены идти на значительное уменьшение числа поливов. Многолетняя практика свидетельствует, что на посевах кукурузы, лкшерны, сахарной свеклы и других культур проводится часто не более половины поливов, необходимых для; поддержания влажности почвы иа оптимальном уровне.

. Произвольное сокращение числа поливов сопровождается сильным иссушением почвы и большим недобором урожая.

Результаты исследований показывают, что недобор урожая сельскохозяйственных культур при сокращенном числе вегетационных поливов, можно значительно уменьшить, если правильно устанавливать срок поли-' ва и поливную норму.

В настоящее время при разработке поливных режимов наблюдаются .две тенденции. С одной стороны, механизация и автоматизация поливов, увеличение удельных затрат на каждый гектар орошаемой площади обу-

" ' г 14 ■"

сла&ливают важность применения оптимальных наливных режимов, обеспечивающих получение максимальных урожаев сельскохозяйственных культур, так как при высокой культуре орошаемого земледелия нарушение оптимальных условий водообеспеченности растений влечет за собой потери урожая и увеличивает сроки окупаемости капитальных вложений, С другой стороны, усиливающийся дефицит водных ресурсов определяет необходимость всемерной экономии оросительной воды. Поэтому ряд исследователей рекомендуют ориентироваться не на получение максн-мальных урожаев, а на увеличение валовых сборов сельскохозяйственных культур при сокращенных в той или иной степени оросительных нормах.

Наиболее высокий уровень научного обслуживания орошаемых земель, повышение их плодородия и продуктивности достигается введением и освоением ннформацнонно-советуюшеЙ системы оперативного планирования орошения (ИССОПО) на базе ЭВМ с использованием многопланового комплекса программ, ИСС делает оперативный расчет оптимального режима орошения - норм и сроков полива, обеспечивающих получение на каждом конкретном поле наивысшего урожая.

4.3. АгроэкономическиИ аспект орошения.

К способам и технике полива должно предъявляться важное требование — поддержание в активном слое почвы оптимального водного режима. Биологически оптимальный поливной режим почти во всех случаях одновременно является и экономически оптимальным.

Оптимальный поливной режим не только обеспечивает высокие урожаи, но и соответственно снижает коэффициент водопотребления; ни нарушении оптимального режима коэффициент водопотребления повышается, а следовательно, и снижается выход валовой продукции на I м* оросительной воды. Современный технический уровень способов и техники полива не всегда отвечает поставленным задачам, как в отношении производительности труда, так и в обеспечении оптимального режима влажности почвы.

Фактическая урожайность существенно ниже потенциально возможной при используемой агротехнике и при заданном плодородии черноземных почв (табл. 4.3,1.). Основной причиной этого положения являются недостаточно обоснованные поливные режимы, не обеспечивающие оптимальные влагозапасы почвы в разные межфазные периоды конкретных лет.

Оросительные и поливные нормы юразло в большей мере меняются от года к году, чем по территории. Поэтому для конкретных сухих лет оросительные нормы оказываются заниженными, а для влажных — завышенными. В обоих случаях имеет место снижение урожая: в засушливые голы из-за заниженных влагозанасов, а во влажные - из-за переувлажнения почвы и нарушения её аэрации.

Таблица 4.3.1. Данные по урожайности культур -- • .

Культура Урожайность с. орошаемых зе- -мель, ц/га» Урожайность с богарных земель, ц/га* Потенциально возможная урожайность. ц/га

Многолетние . травы на сено •38,1 * 17,5 42,5

Многолетние травы на зеленый корм 165,6 70,0 175,0

Однолетние .. травы на зеленый корм 140,0 80,0 147Д

Овощи 255,7 91.7 275,2

Бахчевые культуры 20,0 10,0 20,0

Зерновые 35,0 10,0 35,0

Оросительные и поливные нормы гораздо в большей мере меняются

от года к году, чем-по территории. Поэтому имеет место снижение урожая: в засушливые годы из-за заниженных' влагозапасов, а во влажные -из-за переувлажнения почвы и нарушения еб аэрации, "

В существующих методиках поливного режима и оросительных норм используются величины; испаряем ости, определяемые для разных видов поверхностей и рассчитываемые столь же разнообразными методами, как и величины испарения.

При разработке режима орошения сельскохозяйственных культур необходимо, прежде всего, знать оросительную норму — количество воды, подающейся для полива определенной культуры за весь вегетационный период в расчете на 1 га. В практике орошаемого земледелия величину этой нормы можно устанавливать как экспериментальным путем на основании обобщения многолетних исследований научно-исследовательских учреждений и опыта передовых хозяйств, так и расчетным. Наиболее точным и надежным является первый метод. Нормы дифференцируются в зависимости от степени засушливости периода вегетации сельскохозяйственных культур.

Несмотря на то, что в настоящее время предложено несколько десятков различных методов расчета суммарного водопотребления, все они или имеют ограниченный район применения, или не отличаются большой точностью. В естественных условиях на водопотребление оказывает влияние большое число трудно учитываемых переменных, зависящих часто одна от другой.

Наиболее распространенные до последнего времени методики определения оросительных норм при расчете суммарного яолопотребления (£) неходили из заданной урожайносш и коэффициента водопотребления (л;): Е - КН*У

коэффициент водопотребления обычно определяется для заданной территории путем сопоставления урожайности той или иной культуры с расходом воды за последу ющие годы.

Этот метод расчета сослужил хорошую службу сельскому хозяйству на орошаемых землях, так как положил основу получения высоких урожаев и показал необходимость научного подхода к определению оросительных норм и поливного режима (Грнгоров, 1983; Мосненко, 1984). Слабым местом этой методик» является принятое положение о прямой пропорциональности водопотребления и урожайности. При прочих равных условиях с ростом урожайности пропорционально растет н волопотребление растений. Пропорциональность между этими величинами имеет место лишь при малой и средней интенсивности водопотребления, что обычно соответствует малым и средним алагозапасэм почвы. При влагозапасах почвы близким к оптимальным (что характерно для орошаемых полей) прямая пропорциональность между Е и У нарушается из-за изменения коэффициента водопотребления А'в- Это происходит потому, что величина Ад зависит как от обших погодных условий, ток и от интенсивности их трансформации, обусловленной фитоклиматом слоя обитания растений. Таким образом, принятие водопотребления пропорциональным урожайности не является надежным основанием для расчета оросительных норм в условиях лесостепной зоны.

Приближение фактического поливного режима к оптимальному может быть осуществлено только при выполнении соответствующей системы специальных мероприятий, обеспечивающих не только совершенствование самих способов полива, но и регулирование скорости впитывания волы в почву.

Экономическая эффективность возделываемых культур во многом определяется режимом орошения, обеспечивающим оптимальный уровень влажности почвы, исходя т потребности растений во влаге.

В основу расчета экономической эффективности орошения положена типовая методика определения эффективности капитальных вложений. Поскольку повышение продуктивности земель и увеличение производства сельскохозяйственной продукции является важным результатом и нелио капитальных вложений в мелиорацию, экономическая эффективность этих вложений определяется по эффекту сельскохозяйственного производства на орошаемых шюшадях, достигаемого приростом валовой сельскохозяйственной продукции, чистого дохода, рентабельности.

" ЗАКЛЮЧЕНИЕ. •

1.При неустойчивой обеспеченности осадками в пригородной зоне г. Барнаула (лесостепная зона) необходимо иметь гибкий режим орошения, изменяющийся в зависимости от метеорологических уело-виЙ вегетационного периода и дифференцированный дтя различных культур с учетом уровня грунтовых вод.

2.Создание благо приятного для растений водного режима почв, изучаемой территории, возможно без проведения мероприятий, способствующих усилению дренированности территории.

3. Использование широкозахватной дождевальной техники позволяет довести поливную норму до оптимума (400 - 500 м'/га), а ущерб от' ирригационной эрозии почв снизить до минимума.

4.Проведение снежных, мелиорацпй способствует повышению продуктивных запасов влаги в почве, что позволяет снизить затраты на орошение и сократить эрозионные явления.

5.Считать оптимальными размерами орошаемой пашни 150 — 200 га на каждое сельскохозяйственное предприятие.

6.Решаюшее значение,в определении оптимальных сроков полива имеют два фактора: величина суммарного водопотреблення и оперативность доставки этих сведений до хозяйства.

7. При решении оптимизационных задач орошаемого земледелия, ко-

\ торое определяется,стохастическим.характером природных процессов, определение оросительной нормы для основных культур следует проводить с учетом математического ожидания чистого дохода, а величина этого критерия.должна рассматриваться как функция стоимости подачи воды на орошаемое поле севооборота.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

2. Решающее значение в определении оптимальных сроков полива имеет значение информация об атмосферных осадках, а также величина суммарного испарения, поэтому при орошении необходимо иметь гибкий режим поливов, изменяющийся в зависимости от метеорологических условий вегетационного периода и дифференцированный для различных культур.

3. Необходимо ежегодно разрабатывать мероприятия для сокращения весеннего стока с полей. Для этого следует ввести в хозяйствах управление снегозапасами, использовать снегозадержание, а также применять снсгомелиоративные мероприятия, учитывая время выпадения и схода снежного покрова, состояние почвогрунтов перед, уходом в зи-

чу, ход естественного накопления снега, устойчивость снежного покрова, ветровой режим.

]. В хозяйствах необходимо вести нолевые работы, обеспечивая дифференцированное использование склоновых земель (с учетом крутизны склона), а также освоения комплекса организационных, агротехнических и гидромелиоративных мероприятий.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1,Бикеева Ю.В. Природные особенности Л ос их и не кой оросительной системы. /¿Молодежь -- Барнаулу: Материалы Ш городской научно-практической конференции молодых ученых. / Сборник научных трудов молодых учёных Барнаул, 2001. -С.20

2, Бикеева Ю.В. Мелиоративное освоение земель пригородной зоны Барнаула,// Вестник АГАУ > 4. - Барнаул,2001. - С.205-207

3, Бикеева Ю.В. Гидрогеолого - мелиоративные условия орошения земель пригородной зоны г. Барнаула. Н Проблемы природопользования на Алтае./ Сборник научных трудов молодых учёных. - Барна-ул,2001. - С.33-34,

-1, Бикеева Ю.В. Природно-мелиоративные условия эксплуатации Лосн-XIщекой оросительной системы. // Антропогенное воздействие на лесные экосистемы: Материалы II меж ду народи ой конференции / АГУ, -Барнаул, 2002. - С. 146- I4S.

5. Бикеева Ю.В. Современное состояние оросительных систем в пригороде Барнаула. // Алтай: экология и природопользование: Материалы I международной российско-монгольской конференции молодых ученых и студентов. / Бийск, НИЦ БГПУ им. В. М. Шукшина, 2002. - С.

6.Бикеева Ю.В. Об эфектиивном использовании орошения в пригороде Барнаула. // Вестник АГАУ Кг 3. -Барнаул,2002. - С.183 - 184.

7. Бикеева Ю.В. Features irrigation of agricultural cultures in forest-steppe to a zone of Altay // Ecology and life (Science, Education, Culture)./ international journal Issue 7. - Novgorod the Great, 2002. - P.17

S. Бикеева Ю.В. Влияние снежного покрова при мелиорации земель.// Алтай: экология и природопользование: Материмы И международной российско-монгольской конференции молодых ученых и студентов. / Бийск, НИЦ БГПУ им. В. М. Шукшина, 2003. - С. ISS - 186.

9, Бикеева Ю.В. Трансформация ландшафта при сельскохозяйственном землепользовании. // Южная Сибирь: проблемы взаимодействия общества и природы: Материалы региональной молодежной научной конференции. Барнаул: издательство АлтГУ, 2003. С. 10- 12.

НИ 2 А 1 1

_ЛР №020648 от 16 декабря 1997 г._„

Подписано в печать 1S. 03. 2004 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать рнзографвая. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ №//.

Издательство АГАУ, 656099, г. Барнаул, пр-т Красноармейский, 98 62-84-26