Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Почвенно-мелиоративное обоснование эффективного использования орошаемых земель в Западной Кулунде

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Почвенно-мелиоративное обоснование эффективного использования орошаемых земель в Западной Кулунде"

На правах рукописи

ч

Бивалькевич Владимир Илларионович

ПОЧВЕННО-МЕЛИОРАТИВНОЕ ОБОСНОВАНИЕ

ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ В ЗАПАДНОЙ КУЛУНДЕ

06.01.03—агропочвоведение 06.01.02—сел ьскохозяйств еина я мелиорация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

БАРНАУЛ—1996

Работа выполнена в Алтайском государственном аграрном университете.

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор, действительный член Академии аграрного образования Ю. Н. Акуленко

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, с. н. с.

И. Т. Трофимов

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Г. М. Казанцев

Ведущая организация — Алтайский филиал СнбНИИГиМ.

Защита состоится « 1996 г. в 10 часов на заседании

диссертационного совета Д.120.01.01 по защите диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук в Алтайском государственном аграрном университете.

Адрес: 656099, г. Барнаул, пр-кт Красноармейский, 98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан

р'К)

1996 г.

«

»

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук,

профессор В. А. Рассыпное

Актуальность работы. Высокоэффективное использование орошаемых земель степных регионов — одна из важных проблем современного сельского хозяйства. Степная зона с черноземными и каштановыми почвами является зоной недостаточного увлажнения для развития продуктивного земледелия. Климатическая неустойчивость и недостаточная обеспеченность растений атмосферными осадками потребовали развития орошаемого земледелия для получения стабильно высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Анализ результатов орошения в Западной Кулунде, охватывающей 11 административных районов Алтайского края, показал что, несмотря на возросший удельный вес продукции, получаемой с поливных земель, в целом эффективность орошения сельскохозяйственных культур оказывается ниже ожидаемого. В большинстве случаев это связано с неблагоприятными изменениями характера и направленности почвенно-мелиоративных условий, К которым следует отнести высокое поднятие грунтовых вод, резкое изменение водно-солевого режима, вторичное засоление и осолонцевание, развитие процессов слнтизации. Кроме того, низкая эффективность использования поливных земель в значительной мере обусловлена отсутствием должного учета изменений почвенно-мелиоративных условий в процессе орошения, влияния их на плодородие почв и несвоевременным принятием мер по предупреждению негативных последствий орошения на почву и окружающую среду в целом. Поэтому разработка научно обоснованных мероприятий, направленных на повышение эффективности использования орошаемых земель степной зоны, является весьма актуальной научной и практической задачей.

Цель исследований. Установить закономерности изменении почвенно-мелиоративных условий под влиянием орошения, разработать научные основы их оценки и оптимизации для повышения эффективности поливного земледелия в Западной Кулунде. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

— оценить изменения гидрогеологических условий, состава И свойств почв под влиянием орошения;

— установить количественные связи между почвенно-гидро-геологическими показателями и определяющими их факторами;

— разработать научные основы почвенно-мелиоративной оценки орошаемой территории как базы для выполнения текущего мелиоративного контроля;

— разработать мониторинг орошаемых земель;

— обосновать комплекс мероприятий для оптимизации поч-* венно-мелиоративных условий орошаемых земель.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований ■явились агроландшафтные комплексы и орошаемые массивы территории засушливой Западной Кулунды, на которых возделыва-

■ ются кормовые, овощные и технические культуры. Основной вид орошения — дождевание. '

Методика работы предусматривала анализ многолетних-ста-' ционарных исследований в натурных условиях. Комплекс работ ' включал наблюдения за режимом грунтовых вод, проведение поч-' венно-мелиоративных обследований и почвенно-солевых съемок. В диссертационных исследованиях выполнен анализ естественных

• и ; изменившихся природных условий действующих мелиоратив-' пых систем. Применялся системный подход, включающий в себя

■ метод моделирования, морфологический метод, картографкрова-

• ние, ЭВМ и другие. - - ' I

Научная новизна. Впервые на основе анализа природных факторов и хозяйственной деятельности человека предложено 'оценивать устойчивость природных систем зоны сухой степи через эко-лого-мелиоративный показатель (коэффициент), который пред-■ставляет собой комплексную характеристику трех генетически и ' функционально связанных компонентов: почвенного покрова, пород зоны аэрации и грунтовых вод. Определены условия устойчивости агроландшафта.

Предложена модель мониторинга орошаемых земель, которая позволяет вести комплексные набллодения за природными и хозяйственными факторами, производить прогноз изменений состояния окружающей среды и осуществлять контроль для поддержания оптимальных условий в экосистеме.

Разработаны научные основы эффективного использования ■орошаемых земель с учетом изменення природных условий под влиянием оросительных мелиорации.

На защиту выносятся:

1. Принципы подхода к эколого-мелпоративнон оценке ландшафта, как ииформаниошюй основы контроля за мелиоративным

состоянием земель и назначения комплекса инженерных и профилактических мер по оптимизации окружающей среды.

2. Комплекс мероприятий по повышению эффективности использования орошаемых земель и их охране от негативных последствий мелиорации.

3. Модель мониторинга мелиорируемых земель как научная основа для принятия обоснованных решений по целенаправленному управлению процессами в геосистемах.

Практическая ценность и реализация работы. Основные положения диссертации легли в основу методических рекомендаций по вопросам оптимизации почвенно-мелиоративных условий орошаемых земель. В работе предложены пути эффективного использования этих земель.

Разработки автора использованы при подготовке Постановления Правительства СССР «О развитии орошаемых земель для производства кормов в Алтайском крас» (1983). По этому Постановлению в крае было введено 100 тыс. гектаров орошаемых земель. Автор принимал непосредственное участие в разработке систем земледелия для хозяйств края, а также мероприятий по сохранению и повышению плодородия почв, является руководителем секции «Земля и земельные отношения» Координационного Совета по сельскохозяйственной политике и продовольствию Сибири, членом Коллегии Управления сельского хозяйства и продовольствия администрации Алтайского края. Под руководством автора осуществляется работа Алтайского института мониторинга земель и экосистем.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждались на региональной конференции «Проблемы природопользования и охрана окружающей среды в бассейне р. Алей» (Рубцовск, 1984), Международном симпозиуме «Гидрологические и экологические процессы в водоемах и их водосборных бассейнах» (Новосибирск, 1995), научно-практической конференции «Экологические проблемы сельского хозяйства Алтая» (г. Барнаул, 1995), республиканском семинаре «Проблемы предотвращения деградации земель Западной Сибири» (г. Барнаул, 1995).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, в том числе монография в соавторстве. Под руководством автора подготовлено 2 сборника научных трудов, под его редакцией в печати находится сборник «О деградации земель в Западной Сибири».

Объем работы. Диссертация содержит 95 стр. машинописного текста, иллюстрирована рисунками и таблицами- Список литературы включает 133 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Состояние вопроса

В Западной Кулунде располагается 11 административных районов. Здесь, по состоянию на конец 1995 г., орошалось 77690 га. Различные аспекты мелиорации в этой зоне рассматривались в работах П. Я. Полубариновой-Кочиной (1952, 1972), Н. А. Мосиенко (1957, 1984), Е. В. Щербаиь (1970, 1972), В. Н. Эмих (1972), С. Т. Рыбаковой (1972), В. П. Панфилова (1973), П. С. Панина и Р. В. Ковалева (1976), И. Т. Трофимова (1976, 1980, 1989), Ю. Н. Акуленко (1977, 1978, 1985), О. Г. Воробьева (1979), Т. И. Прокофьевой (1979), И. Н. Угланова (1981), Д. Б. Циприса и В. И. Юхлина (1982), Ю. И. Винокуроза и Т. А. Пудовкиной (1986, 1987).

При оценке почвенно-мелпоративных условий огромное значение имеют труды в области почвоведения В. А. Ковды (1947, 1981), И. Н. Антипова-Каратаева (1953, 1955), А. Н. Розанова (1958), а в области мелиорации А. Н. Костякова (1940, 1948, 1960), С. Ф. Аверьянова (1978), Б. Б. Шумакова (1979, 1994), Б. С. Маслова (1980, 1994), И. П. Айдарова (1989, 1994), А. И. Голованова (1994) и др.

Большой вклад в развитие мелиоративной гидрогеологии внесли Н. В. Роговская (1959), Н. Н. Ходжибаев (1975), Д. М. Кац (1976, 1981, 1983), В. А. Барон (1978), В. М. Шестаков (1981)

и другие.

Опыт орошения показал, что орошаемые земли не всегда дают высокие урожаи сельскохозяйственных культур и это связано, в первую очередь, с развитием негативных процессов, таких, как вторичное засоление почв и изменение их фнзико-механиче-ских свойств, проявляющихся при нарушения режимов орошения.

Применяемые в настоящее время методы водохозяйственных расчетов нуждаются в существенном совершенствовании и, в первую очередь, определении водообеспеченных оросительных норм. Основным недостатком является недоучет влагообмена в зоне аэрации, особенно водопотреблеиия за счет грунтовых вод.

Одним из важнейших аспектов этой проблемы является выявление закономерностей формирования режима грунтовых вод под влиянием орошения, с условиях глубокого промерзания почвогрунтов и изменения их свойств, а также разработка ком-

плекса мероприятий по предотвращению подъема уровня грунтовых вод и предупреждению вторичного засоления почв.

В главе I на основании анализа опубликованных источников освещаются особенности физико-географических условий и геологического строения в связи с развитием орошаемого земледелия на рассматриваемой территории.

Глаза 2. Изменение природных условий в связи с мелиорацией земель.

Эксплуатация мелиоративных систем вызывает изменения природных условий: пополнение запасов подземных вод, формирование нового водно-солевого режима и баланса грунтовых вод и почвогрунтов, преобразование свойств почв.

2.1. Пополнение запасов подземных вод.

Наиболее значительное увеличение запасов подземных вод происходит при создании водохранилищ, прудов и водоемов-накопителей. В Западной Кулунде построено более 80 искусственных водоемов-накопителей, оборудованных на дне противофильт-рационными защитами из полиэтиленовой пленки. Однако из-за нарушения герметичности пленки вследствие механических повреждений вблизи бассейнов происходит подъем уровней грунтовых вод (свх. «Путилопскнй», «Зеленая поляна» Ключевского района, свх. «Кулундинский» Кулундинского района и др.).

Пополнение запасов грунтовых вод происходит и за счет фильтрации из магистральных и распределительных каналов. Величина фильтрационных потерь из каналов зависит от инженерно-гидротехнических факторов (параметров канала, вида крепления откосов и облицовки, качества строительных работ) и инженерно-геологических условий (положения канала на местности, фильтрационных свойств грунтов, вскрываемых ложем капала, геологоструктурных и гидрогеологических особенностей участка).

Пополнение запасоп подземных вод происходит и во время поливов сельскохозяйственных культур. В Западной Кулунде на песчано-суглинистых разрезах при орошении из открытой распределительной сети фильтрационные потери изменяются от 80 до 200 мм, а при орошении из закрытой сети составляют в среднем 50—70 мм.

2.2. Влияние орошения на формирование режима грунтовых вод.

Опыт эксплуатации оросительных систем и участков локаль- -ного орошения в Западной Кулунде показывает, что под влиянием орошения происходит подъем уровня грунтовых вод, а в без*

водной толще пород зоны аэрации формируются ирригационные водоносные горизонты. Инфильтрационные потери возникают не только в результате повышенных скоростей движения поливных вод по крупным порам и трещинам, но и вследствие перераспределения воды по поверхности прля из-за неровности рельефа и неоднородности фильтрационных свойств почвогрунтов. При поливах нормами 300—400 м3/га на фильтрацию теряется около 60—90 м3/га оросительной воды, а за вегетационный период до 200—250 м3/га.

2.3. Изменение состава и свойств почв под влиянием орошения.

Анализ работ многих авторов показал, что до настоящего времени отсутствует региональная оценка влияния орошения на состав и свойства почв Западной Кулунды (В. П. Панфилов, 1973; П. С. Панин, 1976, 1978; Л. М. Бурлаком, 1984; И. Т. Трофимов, 1989; Л. М. Татарипцев, 1993). Это в значительной степени сдерживало разработку теоретических и практических вопросов обоснования повышения эффективности использования орошаемых земель исследуемого региона.

Анализ большого фондового материала" по орошаемым участкам исследуемой территории показал, что важная роль в формировании степени засоления и солевого состава почв принадлежит минерализации и химическому составу поливной воды, глубине залегания и качеству грунтовых вод.

При глубине залегания грунтовых вод более 3—5 м, что характерно для большей ( —80%) площади мелиоративного фонда Западной Кулунды, содержание солей в почвах на разных участках за 10—15 лет, прошедших с начала орошения, изменилось незначительно (от 0.03—0.14 до 0.05—^0.20%, достигая предельных значений — 0.25—0.30%).

Так, при использовании для поливов пресных слабощелочных вод с минерализацией до 0.7г/л, содержание солей с почвах практически не изменилось и, как правило, не превышало 0.05— 0.08%, однако в орошаемых почвах, по сравнению с неорошаемыми, произошло увеличение содержания попов хлора и натрия и уменьшение содержания щелочно-земельных и сульфат-ионов.

При поливах водами повышенной минерализации, от 0.7 до 1.5 г/л, содержание солей в дочвах увеличивается в среднем на 0.05%, а их общее значение может достигать 0.15—0.25 (рис. 1). В этих условиях, параллельно с ростом сдержания ионов хлора и натрия, происходит увеличение щелочно-земельных и сульфат-ионов.

В подстилающих почву грунтах, при глубине залегания грунтовых вод более 3—5 м, повсеместно идет выщелачивание. При

01 о.ч 06 0.1 1.0 1.2 14 1« 1.1 >0

А

0,05 О) СМ*

цо)г р<о ьп 0.Ю

в

005 010 0.1» 0.10 0,11 0У>

н

N

сн

Рис./. Солевые характеристик орошаемых к неорошаемых почв при различной минерализации поливном воды.'

1 - неорошаемые; 2 - орошаемые. Минерализация поливной воды: А - 0,5-1,0 г/л, Б - 1-2 г/л, В - более 2 г/л.

этом за 10—15 лет орошения содержания солей в почвах уменьшилось на 0.1—0.5% от первоначального.

При глубине залегания грунтовых вод менее 3 м интенсивность накопления солей в орошаемых почвах существенно увеличивается за счет компонентов, которые содержатся в грунтовых водах. Причем с изменением глубины залегания грунтовых вод от 3 до 1 м при их минерализации 2—3 г/л и более содержание солей может возрастать в 1.5—3 раза.

Таким образом, вторичное засоление, связанное с качеством поливной воды, наблюдается на участках с любой глубиной залегания грунтовых вод при минерализации поливных под 1.5—3 г/л. При залегании грунтовых вод менее 3 м существенное влияние на этот процесс оказывает минерализация грунтовых вод. Особенно сильно это проявляется при глубине залегания менее 1,5 м.

Е. В. Стругалева, И. Т. Трофимов (1980) установили, что при отсутствии вторичного засоления орошение не вызывает изменения минерального состава, осолодения и осолонцевания, способствует увеличению мощности гумусового слоя на 10 см и увеличению доли гуминовых кислот в подпахотном слое, снижению уровня карбонатов.

Глава 3. Закономерности поля влажности гючв и подстилающих грунтов.

К основным факторам, определяющим тип водообмена в зоне аэрации, относятся рельеф, растительность, литологическое строение и мощность зоны аэрации.

При любых геоморфологических условиях характерной чертой поля влажности является резкая зависимость влагосодержания от литологии пород и мощности зоны аэрации. В глинистых и суглинистых породах влагосодержание выше, чем в песчаных и супесчаных.

Щочвогрунтовая толща по характеру водообмена, при большой мощности зоны аэрации, может быть разделена на три зоны: верхнюю, нижнюю и промежуточную.

Верхняя — это пояс влаги от поверхности земли до глубины 2—3 и. Эта зона в целом характеризуется значительной динамикой влаги, которая зависит от выпадающих атмосферных осадков, относительной влажности воздуха, температуры и других сезонно действующих факторов. Влажность зоны весьма изменчива, но достаточно высокая. Глинистые прослои всегда обладают резко повышенной влажностью.

Нижняя зона — Капиллярная кайма, где влажность увеличивается с глубиной до полного насыщения и во временн неизменна.

Мощность капиллярной каймы для песчаных и супесчаных грунтов изменяется от 0.3 до 1.1 м, а для глинистых — более 3 м. Поэтому эта зона может оказывать непосредственное влияние на увлажнение почвенного профиля и снабжение растений водой при уровне грунтовых вод от 2 до 4 м.

При залегании грунтовых р,од в песках и супесях па глубине менее 3 ;.1 верхняя зона переменного увлажнения непосредственно связана с капиллярной каймой. Естественная влажность в ней возрастает во время дождей и снеготаяния и снижается в засушливые периоды до максимальной гигроскопичности.

При глубине залегания грунтовых вод более 3 и между капиллярной подвешенной влагой I! нижней капиллярной каймой можно выделить среднюю промежуточную зону с почти постоянной влажностью. Мощность этой зоны растет по мере увеличения глубины залегания.

В Западной Кулунде даже весной растения обеспечены влагой менее, чем на 60с/о. Влажность активного слоя почвы часто снижается до влажности завяданпя. Выпадение осадков за период вегетации крайне неравномерное. В первую половину вегетационного периода (май—нюнь), когда растения нуждаются во влаге, выпадает всего 50—70 мм осадков. В условиях острого дефицита влаги становится актуальней проблема получения корнями растений дополнительной влаги чгрез капиллярную кайму груптоЕъ:х сод.

Тг'блпнт 1

Допустимые глубины залегания грунтовых вод, при которых обеспечивается дополнительное питание корневой системы растений через капиллярную кайму

Гранулометрический состав почз и подстилающих пород (о слое 0—4 м)

Трп легкий средгнй тяжелый

п01в Срсднсвегеташюпные глубины залегания грунтог.ых вод (м) при минерализации (г/л)

менее 1 г/л 1—3 г/л менее 1 г/л 1—3 г/л менее 1 г/л 1—3 г/л

Каштановые 1,4—1,0 1,6— -1,8 1,4—1,5 1,5- -1,7 — —

Чернозем 1,6-1,7 1,7- 1,9 1,4-1,5 1,6— -2,0 1,3—1,5 1,5-1,9

9

На основе анализа карт глубин залегания, минерализации грунтовых вод, карт засоления пород зоны аэрации определены оптимальные допустимые глубины залегания уровня грунтовых вод (табл. 1).

Глаза 4. Режим и баланс грунтовых вод и их роль в формировании почвенно-мелиоративных

условий.

Подробная характеристика режима и баланса грунтовых вод орошаемых массивов дана в нашей монографии (Ю. Н. Акулен-ко, В. И. Бивалькевич, 1995). В этой работе обобщены результаты предыдущих исследователей и данных, полученных нами в последнее время.

В решении практических задач, связанных с мелиорацией, определяющее значение придается знанию закономерностей изменения баланса грунтовых вод. На опорных пунктах в Западной Кулупде исследования выполняли Д. И. Абрамович (1960), Ю. Н. Акуленко (1972, 1980—1984), О. Г. Воробьев (1975), П. С. Панин (1978). В результате анализа всех имеющихся материалов можно сделать вывод, что основными элементами баланса здесь являются инфильтрация и испарение.

Приходную часть баланса грунтовых вод составляют, в основном, атмосферные осадки, выпадающие на самой площади, и в незначительном объеме — воды, поступающие по водоносному горизонту с соседних, гипсометрически повышенных областей. Расходная часть представлена испарением.

При установившемся режиме грунтовых вод и соблюдении сроков и норм поливов преобладающее значение имеет стадия опреснения. В этом случае в грунтовых водах растет удельнмй вес ионов гидрокарбонатов и магния, что создает предпосылки для повышения щелочности почв и их осолонцевания.

Глава 5. Оценка эколого-мелиоративного состояния территории Западной Кулунды.

Мелиорируемые толщи геосистем экологически неустэйчи-вы. Устойчивость природных систем к мелиоративному воздействию зависит от количественных и качественных характеристик связанных природных компонентов: почвенного покрова, подстилающих пород и грунтовых вод.

Антропогенные нагрузки на агроландшафт могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние. На площадях С положительным показателем урожайность культур уве/ичива-

ется, в природных системах обеспечивается структурное равновесие. На территориях с отрицательным показателем наблюдается нарушение компонентного состава природных факторов и равновесия между ними.

В течение многих лет продолжается непродуманное вмешательство в ландшафт, нерациональное использование водных ресурсов, применение устаревших технологий, которые обусловливают ухудшение окружающей среды. Сложившееся положение требует изменения подхода к использованию и преобразованию ландшафта. При этом возникает необходимость разработать научные основы экологически оптимальных условий хозяйствования в пределах ландшафта.

Экологическую устойчивость ландшафта предлагается устанавливать по выведенному нами коэффициенту стабильности ландшафта (Кст), который определяется по сопоставлению площадей, занятых различными элементами ландшафта, с учетом положительного и отрицательного воздействия их на природную среду.

Коэффициент стабильности — это отношение суммы площадей, оказывающих положительное влияние на ландшафт, к сумме площадей, вызывающих отрицательное влияние.

По этим коэффициентам ландшафт можно охарактеризовать следующим образом:

Устойчивый

Среднеустойчивый Малоустойчивый Неустойчивый Кризисный

При оценке экологической устойчивости необходимо вводить, кроме того, поправочные коэффициенты на морфологию поверхности, состав подстилающих почву пород, дрениропанпость территории.

Для оценки устойчивости ландшафта составляются карты масштаба 1:Ю0С0 — 1:100000, в зависимости от рельефа и размера территории. Методом планнмитрирования определяют площа-

К >5

ст

К =5- ■3

ст

К =3- -2

ст

К =2- -1

ст

К =1- 0,4

ст

К <0,4

ст

ди, занятые положительными и отрицательными элементами в ландшафте.

На примере Ключевского района Алтайского края произведена оценка экологической устойчивости ландшафта. Коэффициент стабильности среди 19 землепользователей изменяется ог 1,18 до 2,37, в среднем он составляет 1,89.

Основными экологическими проблемами в степной зоне Западной Кулупды являются: изменение структуры почвенного покрова вследствие распашки территорий, усиление дефляции, подпой эрозии, засоления, деградации растительности, пастбищная дигрессия. Поэтому территорию Западной Кулупды в экологическим отношении можно отнести к напряженной и критической.

Территории с напряженной экологической ситуацией — это природные районы, в которых использование земель составляет до 80%, а наличие распаханных земель —■ до 50%. Идут медленные процессы в почвах: изменение структуры почвенного покрова, эрозия, дефляция, пастбищная дигрессия.

Критическая ситуация определяется значительными изменениями ландшафтов, угрозой истощения или утраты природных ресурсов. Использование земель здесь более 80% площади и уровень распаханности более 50%. Здесь интенсивно идут один или несколько негативных процессов, вызванных антропогенным воздействием.

Экологическая оценка ландшафта необходима как основа для разработки предложений по его комплексному и гармоничному развитию.

При этом надо обеспечить такое соотношение вносимых компонентов, чтобы в обновленном ландшафте они служили задачам развития сельского хозяйства, защиты почв, сохранения п повышения экологической устойчивости.

Глава 6. Эффективность орошения сельскохозяйственных культур.

В Западной Кулунде орошается 78 тыс. гектаров, в основном, с использованием подземных вод. Опыт эксплуатации орошаемых участков показал, что орошаемые культуры с 8—12 раз дают больший урожай, чем богарные земли. Здесь уже создана прочная кормовая база для животноводства. При внесении требуемого количества удобрений и регулярном орошении обеспечивается гарантированный урожай зеленой массы многолетних трап до 5—7 тыс. кормовых единиц с гектара.

Урожай травостоя, состоящий из нескольких компонентой, стабильнее и выше чистых посевов. Смеси многолетних трав, как злаковых, гак и злаково-бобовых, устойчивы к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям и подавляют сорную растительность. Они лучше используют воду, элементы питания и солнечную энергию.

За последние шесть лет в Западной Кулунде в условиях орошения урожайность многолетних трав на сено составила 3,33 т/га, однолетних трав. 1,98 т/га, кукурузы 19,7 т/га, кормовых корнеплодов 24,49 т/га, картофеля 7,88 г/га, овощей 13,63 т/га.

В последние годы наметилась тенденция к снижению урожайности на орошаемых землях, что обусловлено следующими причинами:

— первый вегетационный полив, как правило, проводится с опозданием по организационно-техническим обстоятельствам;

— несоответствием видового и сортового набора возделываемых культур;

— снижением применения удобрений;

— растянутыми сроками уборки сельскохозяйственных культур, вследствие чего возникают большие потери, особенно многолетних трав.

Высокие и стабильные урожаи сельскохозяйственных культур можно получать лишь при систематическом и правильном применении на орошаемых землях органических и минеральных удобрений. При внесении удобрений сохраняется и повышается уровень плодородия почв, а также создаются благоприятные условия для более полного использования растениями оросительной воды. Расчеты показывают, что для сохранения и повышения плодородия почвы нужно вносить на каждый гектар орошаемой пашни в среднем 200—300 кг действующего вещества. Из них на долю азота должно приходиться 40—45%, фосфора — 35, калия — 25—30%. Кроме этого, в начале ротации необходимо вносить 50—70 тонн на гектар органических удобрений. Лучшими способами внесения являются локальные и с полизной водой. Дробное внесение минеральных удобрений небольшими дозами при нескольких поливах повышает урогкаи и качество продукции сельскохозяйственных культур. Прибавка урожая от этого мероприятия оценивается для зерновых в 0,2—0,4 т/га, трап 0,6—1,0 т/га, кормовых корнеплодов 1—1,5 т/га, овощных 1,5—2,0 т/га.

Глаза 7. Модель мониторинга мелиорируемых земель.

Формирование природных комплексов происходит в результате взаимодействия основных ландшафтообразующих факторов — литогенной основы, климата, почвенпого и растительного пок-

ровов и т. д., роль каждого из них может меняться, в зависимости от конкретного сочетания и иерархического уровня рассматриваемых геосистем. Известны работы по организации мониторинга водных ресурсов, по отдельным аспектам географической среды. В области мелиорации, эта работа практически только начинается. Глубокие Проработки по этому вопросу в настоящее время отсутствуют.

В стране создается Единая государственная система экологического мониторинга. В связи с этим Минсельхозом предложено Временное методическое Пособие По мониторингу мелиорируемых земель в Российской Федерации (1993^. Однако оно весьма схематично и не может отражать всех особенностей регионов. Земельные ресурсы Западной Кулунды разнообразны как по генетическим признакам, так и по пестроте плодородия, водно-физическим, физико-химическим и мелиоративным особенностям. Сложные геолого-гидрогеологические условия, в сочетании со своеобразием тепловых и водных ресурсов, ' определили формирование на различных частях поверхности различных по сложности комплексов разных, типов почв. Наряду с Каштановы-, ми и черноземными, па локальных участках сформировались засоленные почзы разнообразного химического состава.

В мелиоративной системе основным объектом воздействия и средством производства является почва, которая в ландшафте ■ выступает в качестве основной связующей и стабилизирующей компонентой геосистем. На орошаемых землях ведущим фактором в переносе вещества и энергии является вода. 011а является главным источником получения наиболее полной информации по качественным и количественным показателям. Поэтому при организации мониторинга исследования должны проводиться в системе: атмосфера—почва—почвообразующие и подстилающие грунты зоны аэрации—подземные воды—растения—микроорганизмы (рис. 2).

Задачи мониторинга орошаемых земель:

— получение информации о состоянии сельскохозяйственных угодий; '

— получение информации о состоянии водоисточников, качестве оросителъных, грунтовых и сбросных вод;

— информация о состоянии оросительных систем",

— оценка изменения плодородия почв при различных методах гидромелиоративного воздействия;

— выявление негативных процессов при антропогенном воздействии;

— разработка эффективных технологий мелиорации земель; .

¿i Ч в

Ví «

ra

«

a я a,

C5> Ц

S* V

'A <9 ■

V.

s

il"

e

2 «

я «

o

a.

— составление кадастра земель для рационального проведения земельной реформы;

— составление прогнозов изменения агроландшафтов при мелиорации земель.

Только совокупное привлечение всех данных длительных наблюдений могут дать исходный материал для системного анализа состояния мелиорируемых земель, принятия оперативных и обоснованных решений по целенаправленному управлению процессами в геосистемах.

ВЫВОДЫ

1. На основании анализа природных и хозяйственных условий показано, что геоморфологические, почвенные, гидрогеологические особенности региона, разный инженерный уровень оросительных систем, разное качество воды создают сложный экологический фон для орошаемого земледелия Западней Кулупды.

2. Оросительные мелиорации ео многих случаях приводят к изменению почвенных и гидрогеологических условий, с>то отрицательно сказывается на формировании мелиоративной обстановки, ведет к снижению плодородия орошаемых почв и не позволяет получать устойчиво высокие урожаи.

3. Вторичное засоление орошаемых почв имеет место при любой глубине залегания грунтовых вод, если минерализация поливной воды составляет более 1,5 г/л, и при глубине залегания грунтовых вод менее критической. В остальных случаях содержание солей в почЕах остается без существенных изменений или происходит накопление солей б допустимых пределах. При этом повсеместно отмечается изменение солевого состава почв в сторону накопления ионов натрия, хлора и гидрокарбонатов.

4. Выполненная региональная эколого-мелиоративная оценка характера и интенсивности изменения состава и свойств почв под влиянием орошения свидетельствует о том, что в ближайшие 5—10 лет при сохранении существующих условий использования земель, следует ожидать дальнейшее изменение свойств почв в сторону снижения их плодородия.

5. Годовая интенсивность подъема уровня грунтовых сод зависит от конкретных природных и водохозяйственных условий и изменяется от 0,2 до 1 м. При подъеме грунтовых сод до глубины 3—5 м от поверхности земли они активно участвуют в формировании продуктивной влаги и в почвообразовательных процессах. Интенсивность этого участия возрастает по мере уменьшения глубины залегания грунтовых вод и зависит от вида сельскохозяйственных культур и фаз их развития. Расход грунтовых

вод в зону аэрации при этом варьирует за периоды вегетации отдельных культур от 200 до 5000 м7га.

6. Интенсивный подъем грунтовых вод, неглубокие залегания их уровней, резкое изменение водного режима, в конечном итоге, определяют смену стадии гпдроморфнзма от автомсрф-ной до гидроморфной и, следовательно, эволюцию почв от черноземных и каштановых до вторнчно-лугоЕо-черпоземных и вто-рично-лугово-каштановых.

7. Установлены зависимости между почвенно-гидрогеологи-ческими показателями и определяющими их факторами. Применение этих связей позволяет более обоснованно учитывать изменение гидрогеологических условий, состава и свойств почв при орошении.

8. Дана опенка эколого-мелиоративному состоянию территории Западной Кулунды. Мелиорируемые толщи экологически неустойчивы. Продолжается непродуманное вмешательство в ландшафт. Предложено экологическую устойчивость ландшафта оценивать по коэффициенту стабильности. Территория Западной Кулунды в экологическом отношении относится к напряженкой и критической. Предложенные принципы оценки создают научную основу формирования экологически оптимальных условий хозяйствования в пределах ландшафта.

9. Модель мониторинга мелиорируемых земель позволяет осуществлять системный анализ состояния почв по направленному управлению процессами в геосистемах.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Эффективное использование орошаемых черноземов и каштановых почв Западной Кулунды возможно только при проведении специальных мероприятий, обеспечивающих благоприятную поч-сенно-мелиоративную обстановку. Для этого рекомендуется:

— на всех орошаемых землях организовать надежный контроль за формированием почзенно-гидрсгеолого-мелиоративных условий;

— не реже одного раза в 3 года выполнять крупномасштабную почвенно-солевую съемку орошаемых территорий с целью получения достоверной информации о мелиоративном состоянии земель и разработки комплекса инженерных и профилактических мероприятий по предупреждению ухудшения плодородия орошаемых земель;

— на всех стадиях использования орошаемых земель улучшать качество поливной воды с учетом ее токсичности для растений, опасности осолонцевания и ухудшения свойств почв;

— постоянно поддерживать уровень грунтовых вод на глубинах ниже «критических» для предупреждения развития вторичного засоления почв;

— для предупреждения опасности осолонцевания при поливах щелочными водами вносить 2—4 г/га гипса периодичностью один раз в 3 года; .

... — ежегодно вносить не менее 0,2—0,3 т/га минеральных удобрений, два раза за ротацию по 50—70 т/га органических удобрений, иметь до 30—40% от общей площади севооборота многолетних трав и широко, практиковать посевы зерно-бобовых культур для поддержания положительного баланса гумуса и сохранения высокого природного плодородия орошаемых почв;

— планы водопользования составлять с учетом прогнозной почвенно-мелиоративной обстановки па предстоящий поливной сезон для более рационального использования поливной воды и охраны земельных и водных ресурсов;

— оптимальные оросительные нормы рассчитывать с учетом • глубины залегания грунтовых вод, их минерализации и химического состава для поддержания необходимого водно-солевого режима орошаемых земель;

— обратить особое внимание на использование земель с близким залеганием грунтовых вод, поскольку в этом случае интенсивность негативных почвообразовательных процессов значительно возрастает.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Проблемы орошения земель равнинного Алтая. Изд-во АГАУ, Барнаул, 1995, 185 с. (монография в соавторстве).

2. Почвенно-водоохранные агрокомплексы. // Земледелие и растениеводство, 1984, № 2, с. 11 —13 (в соавторстве).

3. Мелиоративное состояние орошаемых земель в Алтайском крае. // Экологические проблемы сельского хозяйства Алтая.

Изд-во АГАУ, Барнаул, 1995, с. 5—6.

4. Основные закономерности формирования засоленных земель на Алейской оросительной системе. // Экологические проблемы сельского хозяйства Алтая. Изд-во АГАУ, Барнаул, с. 12—13.

5. Основные принципы использования местных водных ресурсов в орошаемом земледелии. Тез. докл. Междуи. симпозиума ^Гидрологические и экологические процессы в водремах и их водосборных бассейнах. Новосибирск, 1995, с. 117 (в соавторстве).