Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Улучшение эколого-мелиоративного состояния и повышение продуктивности орошаемых земель Узбекистана

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Улучшение эколого-мелиоративного состояния и повышение продуктивности орошаемых земель Узбекистана"

РГ6 од

- 5 ИЮН 1995

КАРИМОВ ЭРГАШ КАРИМОВИЧ

На правах рукописи

УЛУЧШЕНИЕ ЭКОЛОГО—МЕЛИОРАТИВНОГО СОСТОЯНИЯ И ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ УЗБЕКИСТАНА

( на примере Голодной и Кзршнской степей )

Специальность 06.01.02 - мелиорация в орошаемое

земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технически! наук

МОСКВА 1995

Работа выполнена на кафедре мелиорации и рекультивации земель и в проблемной лаборатории Московского государственного университета лриродообустройства. »

Научный консультант - член корреспондент Российской Академии сельскохозяйственных наук, доктор технических наук, 'профессор И.П. АЙДАРОВ

Официальные оппоненты: действительный член Академии водохозяйственных наук, доктор технических наук, профессор В.А. СУРИН, доктор технических наук, профессор Н.И. ПАРФЕНОВА,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Б.А. ЗИМОВЕЦ

Ведущая организация - Министерство мелиорации и водного хозяйства Узбекистана.

JL£. т „ » Z£

Защита состоится 'ь^*-" -с- 1995 г. в

часов на заседании диссертационного совета Д 120.16.01 в Московском государственном университете природообустройства по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 19, МГУП, ауд. 201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета

Л к.

Автореферат разослан / " ---(■— 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., профессор

Л.В. ЯКОВЛЕВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из основных проблем, сдерживающих дальнейшее социально-экономическое развитие Узбекистана и друпа суверенных государств Средней Азии сегодня, является резкое ухудшение мелиоративной, водохозяйственной и экологической обстановки, связанное с широким развитием орошения в бассейне Аральского моря (до 7,0 млн.га).

Рассмотрению втой парадоксальной ситуации, когда орошение земель, всегда считающееся основой жизни в пустынной зоне, стало причиной ухудшения среды обитания человека, посвящено много публикаций. И тем не менее до настоящего времени нет единой точки зрения о путях выхода из сложившейся ситуации. Бесспорным является лишь то, что кризис, который переживает Среднеазиатский регион, - это результат экономических, политических и экологических ошибок, допущенных существовавшей системой, и в первую очередь попытки любыми средствами решить проблему "хлопковой независимости" .

Широкое развитие антропогенной деятельности резко нарушило практически все естественные процессы; изменило режим постоянных и временных водотоков основных речных систем Средней Азии, многократно усилило геохимические потоки за счет вовлечения- в активный круговорот огромной массы солей, ранее "захороненных" природой; в пределах орошаемых массивов и прилегающие к ним территорий изменило микроклимат, почвенные, биологические, гидрогеологические и экологические процессы. В связи о этим, несмотря на существенные различия в методах, технологии строительства, продолжительности освоения, орошения земель и технического уровня мелиоративных систем, результаты мелиоративной деятельности оказались в большинстве случаев одинаковыми; почти повсеместно отмечается резкое ухудшение еколого-мелиоративного состояния орошаемых земель, нерациональное использование водных ресурсов и низкая продуктивность.

Обострение экологической ситуации и масштабы происходящих в атмосфере, почве, подземных и поверхностных водах негативных изменений требуют принятия срочных мер по охране природной среда и организации рационального природопользования. В сложившихся ус-

ловиях улучшение еколого-мелиорагивного состояния и повышение продуктивности орешаемых земель Узбекистана является одной из важнейших народнохозяйственны! проблем.

Цель работы заключается;

- в исследовании и анализе процессов формирования теплового, водного, солевого режимов и балансов, а также продуктивности орошаемых массивов, определяющих состояние отдельных компонентов природной среда и еволюцшо природных ландшафтов Узбекистана в условиях широкого развития орошения;

- в выборе и обосновании системы критериев и моделей, необходимых для изучения функционирования, динамики и эволюции природных ландшафтов (геосистем) в зависимости от конкретной мелиоративное и водохозяйственной деятельности;

- в разработке стратегии улучшения вколого-мелиоративного состояния и повышения продуктивности орошаемых земель и обосновании очередности осуществления мероприятий, обеспечивающих постепенный выход из кризиса.

В основу работы положены многолетние исследования динамики почвенно-мелиоративных, гидрогеологических, геохимических и биологических процессов ва орошаемых массивах Узбекистана, выполненные автором при осуществлении мониторинга мелиоративного состояния втих массивов.

Объекты исследований. Исследования выполнялись в период с 1975 по 1994 г.г. в различных зонах Узбекистана. На севере республики експерименталыше исследования выполнялись с 1975 по 1986 г.г. на массивах орошения старой зоны Голодной степи (298 гыс.га), на юге - с 1987 по 1994 г.г. - на мелиоративных системах Каршшзской степи (490 тыс.га).

Выбор объектов экспериментальных исследований основывается на следующих основных принципах:

1. Охват исследованиями бассейнов рек Сырдарьи и Амударъи, характеризующихся различными природно-хозяйственными условиями.

- 2. Различная продолжительность орошения земель, различный характер их освоения, технология и техника орошения. Продолжительность орошения земель отарой зоны Голодной степи более 100 лет Освоение земель осуществлялось Сессисгемно; неинженерше и полуинженерные в начале века мелиоративные системы постепенно модернизировались и в настоящее время представляют собой современные

инженерные системы. Продолжительность орошения земель Каршинской степи около 30 лет, освоение земель осуществлялось с самого начала комплексно. Мелиоративные системы инженерного типа, с высоким КПД.

3. Исследование поведения различных геосистем при широком развитии орошения. Голодней степь представляет'собой часть древней сухой дельты Сырдарьи, сложенной мощной толщей осадочных аллювиальных и пролювиальных отложений. Карпинская степь - предгорная равнина, сложенная толщей осадочных делювиальных и аллювиальных отложений.

4. Разнообразие почввнно-мелиорагивных условий объектов и возможность оценка антропогенного воздействия на различные почвы геосистем.

5. Типичность изучаемых массивов и мелиоративных систем для основных зон орошаемого земледелия в Узбикистанв.

Экспериментальные исследования были организованы и проводились под руководством и при непосредственном участии автора.

Методология исследований. В основу методологии исследований положен, геосистемный подход, рассматривающий природную среду как единую организованную структуру (ландшафт), состоящую из ряда взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов - приземный слой атмосферы, почва, растительность, горные порода, подземные и поверхностные воды.

Основными свойствами геосистем, которые учитывались при их изучении, являлись (Исаченко А.Г., Голованов А.И.):

- открытость, т.е. возможность существования геосистем только при наличии постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой; ■ (

- целостность - взаимосвязь и взаимообусловленность отдельных компонентов геосистем;

- функционирование - процессы массо- и внергопереноса, как внутри геосистем, так и мевду сопряженными геосистемами;

- динамика - способность геосистем восстанавливать свои свойства при кратковременных воздействиях (обратимые изменения);

- устойчивость - способность геосистем сохранять структуру при изменяющихся внешних, в том числе антропогенных воздействий;

- эволоюция - необратимое изменение геосистем, связанное с изменением их структуры или отдельных компонентов.

- б -

В исследованиях использован системный анализ природных и деятельностных процессов, и на его оонове физическое и математическое моделирование изучаемых явлений.

Методической основой экспериментальных исследований являлось изучение теплового, водного и солевого балансов в ландшафте на специально оборудованных опытно-производственных участках и на массивах орошения в целом.

Научная новизна диссертации заключается :

- в выявлении основных закономерностей формирования почвен-но-мвлиоративных, гидрогеологических, геохимических процессов и причин изменения природных ландшафтов Узбекистана в зависимости от применяемых систем мелиорации и земледелия;

- в обосновании и применении системы критериев, моделей и методов количественной оценки и обоснования стратегии дальнейшего развития орошения земель зоны, обеспечиванцей постепенный выход из кризисной экологической ситуации; основные направления дальнейшего развития орошаемого земледелия включают:

- изменение структуры использования орошаемых земель о целью увеличения производства продовольственных культур;

- постепенное уменьшение площадей орошаемых земель за счет вывода из оборота земель, характеризующихся низким техническим уровнем систем и неудовлетворительным мелиоративным состоянием;

- совершенствование техники и технологии орошения, создание автоморфного режима и снижение оросительных норм и объема дренахного стока;

- в разработке и обосновании первоочередных мероприятий по нормализации вколого-мелиоративных условий на орошаемых землях Голодной и Каршинской степей, обеспечивающих создание полуавтоморфного рехимз, снижение объема дренажного стока, улучшение состояния и продуктивности земель на фона существующего дренажа за счет повышения технического уровня систем и техники полива.

Защищаемые положения:

1. Анализ современного состояния орошаемого земледелия Узбекистана и основные причины ухудшения еколого-мелиоративной обстановки и низкой эффективности использования водных и земельных ресурсов на примере двух крупных объектов (Голодная и Каршнская степи).

- ? -

2. Основные направления и пути решения проблемы улучшения эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель Узбекистана.

3. Первоочередные мероприятия по совершенствованию я переустройству' существующих оросительных систем, обеспепечиващие улучшение еколого-мелиоративной обстановки, повышение эффективности использования природных ресурсов и интенсификацию сельскохозяйственного производства.

Практическая значимость работы заключается;

- в обобщении и анализе многолетнего опыта орошаемого земледелия в Узбекистане;

- в разработке количественных методов обоснования первоочередных мероприятий по переустройству существующих мелиоративных систем;

- в разработке и организации системы мониторинга орошаемых земель;

- в предложениях по улучшению эколого-мелиоративного состояния ландшафтов, по дальнейшему развитию орошаемого земледелия в Узбекистане.

Реализация работы. Результаты работы использованы при разработка и организации системы мониторинга орошаемых земель Голодной и Каршивской степей ва площади -700 тыс.га; при составлении годовых отчетов управлений эксплуатации оросительных систем Сыр-дарышской и КашкадарьинскоЙ областей за 1975... 1994 г.г.; вошли в состав нормативных документов "Водопотребление и режим орошения хлопчатника". Результаты работы использованы также при разработка проектов реконструкции существующих оросительных систем на площади ~ 200 тьго.га и в учебном процессе в курсах лекций по орошению для студентов и слушателей факультета повышения квалификации в Карпинском аграрно-экономичеоком институте.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались а обсуздались на научных конференциях Московского гидромелиора-гивного института (1935___1990 г.г.), Ташкентского института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства ( 1977.. ..1990 г.г.); областных совещаниях и семинарах (1979...1993 гг.) ! министерстве мелиорации и водного хозяйства Узбекистана.

Публикации. По теме диссертации в изданиях, список которых твержден ВАК РФ, опубликована 10 работ. Основное содержание ра-оты опубликовано в монографии "Улучшение эколого-мелис~2тиБного

состояния и повышение продуктивности орошаемых земель Узбекистана" объемом 8,84 П.л., изданной МСХА в 1994 г.

Диссертация представляет собой опубликованную монографию и состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем работы 145 страниц печатного текста (8,84 п.л.), библиографий - 138, рисунков - 36, таблиц - 45.

Работа над диссертацией и монографией завершена в значительной отепени благодаря внимательному отношению к исследованиям со стороны ученых МГУП, в аспирантуре и докторантуре которого автор обучался и ученые которого на протяжении многих лет оказывали ему ценную методическую помощь. Всем им автор выражает искреннюю благодарность.

РЕЗУЛЫДХЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава jb Природао-хозяаотвенные условия Узбекистана. Значительная часть территории Средней Азии относится к бессточному бассейну Аральского моря. Общая площадь бассейна - 157 млн.га, из которых на долю Узбекистана .'приходится около 45 млн.га, (28,5 %). Площади сельскохозяйственных угодий в пределах бассейна составляет 103 млн.га, в том числе примерно 8 млн.га пашня, из которой 7 млн.га орошается, 94,5 млн.га - пастбища и сенокосы и 0,5 млн.га - многолетние насаждения.

В орографическом отношении бассейн Аральского моря состоит из двух принципиально отличных частей: западной (Туранская равнина), занимающей 80 X территории и восточной, занятой горными массивами Памира и Тянь-Шаня. Основные черты рельефа - вто низменные равнины, горные районы, межгорные впадины и наклонные предгорные равнины и конусы выноса, окаймляющие горы узкой полосой.

При всем контрасте и сильных различиях, западная и восточная части Средней Азии представляют собой единое целое, так как они самым тесным образом связаны генетически и функционально. Горная часть Средней Азии является первоисточником региональных гидрологическтх, гидрогеологических, геохимических процессов и потоков. Снос из горных районов, потоки наносов и солей рек Сырдарьи и Амударьи сыграли основную роль в формировании почвенно-wq тогупа<гитги'!г vanrmwe и гаолого-литолсгического строения дредго-

рной части и низменной равнины.

Узбекистан расположен в центральной части бассейна Аральского моря. Площадь республики - 45.0 млн.га. В орографическом отношении территория республики типична для бассейна Аральского моря; 79 % площади приходится на низменную Туранокую равнину и 21 % - на горы.

Равнины и обращенные к ним склоны гор в пределах Узбекистана связаны не только единством морфогенеза, но и общностью условий формирования климата, инженерно-геологических условий, растительности, почв.

Климат республики характеризуется обилием тепла (суммарная радиация 140... 1б0 ккал/см3»год ) и недостаточным естественным увлажнением (О = 75...300 мм; без гор).

О

Главные реки Узбекистана и их притоки берут начало вне пределов республики. Реки Нарын, Карадарья, Сох, Чйрчик, Зеравшан, Сурхандарья, Кашкадарья, Сырдарья и Амударья протекают по территории Узбекистана лишь в пределах среднего и нижнего своего течения.

Из общего стока Сырдарьи и Амударья только 10 и 8 % соответственно формируется в пределах республики. Однако, значительная часть подземных вод разгружается в пределах равнинной части Узбекистана. Эти факторы отличают Узбекистан от бассейна Аральского моря в худшую сторону, так как территория республики является, по существу, зоной аккумуляции солей, поступающий с поверхностными и подземными водами (Голодная степь, Ферганская долина, низовья Амударьи, Зеравшана и др.) (Боровский В-М. и др.; Мальцев А.Е., Панков М.А., Решеткина Н.М., Якубов X., Суслов С.П. и ДР-).

Геохимические потоки значительно усилились в последние 15. • -.20 лет в связи с интенсивным развитием орошения в сопредельных государствах. Так, минерализация вода в р.Сырдарье в створе Бе-кабада в настоящее время достигает 1,5...2 г/л, в низовьях Амударьи - 2...3 г/л (Глазовский Н.Ф.).

Почвенный покров Узбекистана очень разнообразен; в пределах республики ввделяются различные типы оероземных, аллювиальных, серо-бурых и др. почв (Панков М.А., Ковда В.А.).

Площади сельскохозяйственных угодий - 26,4 млн.га (59 %), в том числе пашня - 5...6, сенокосы - 0,1 и пастбща - 21,5 млн.га

Большая часть пахотных земель 4,2 млн.гв орошается, около 1,4 млн.га используется под богарное земледелие.

Площади пригодных для орошения земель составляют около 12 млн.га; площади пригодные под богарное земледелие - 3,2 млн.га (Ирригация Узбекистана)

Особенности гидрогеологических и геохимических условий аккумуляции солей обусловливают широкое распространение засоленных или подверженных засолению земель, площади которых составляют 50 %.

Размещение орошаемых земель в республике сложилось исторически. В начале века орошаемые земли были приурочены в основном к предгорным равнинам, речным долинам и сухим дельтам рек. Такое размещение орошаемых земель было обусловлено наличием плодородных сероземных, сероземно-луговых, луговых и аллювиальных неза-соленных почв, благоприятными климатическими условиями и возможностью отбора воды от русел рек в вершинах конусов выноса, в нижнем течении горных рек и использования пресных (0,2...О,5 г/л) родниковых вод в зонах выклинивания.

Наибольшие площади орошаемых земель размещаются в Ферганской долине, Ташкентском районе, Голодной и Джизакской отепях, Зеравшане, Кашкадарьинской области и в Хорезме.

Структура использования орошаемых земель в республике начиная с 1930...1940 г.г. направленно изменялась в сторону увеличения хлопковости. Посевы хлопчатника в начале века занимали 10. ..25 Я площади, в 1930...1940 г.г. доля хлопчатника увеличилась до 45...50 %, а к 1970...1980 г.г. достигла 70...80 %, а по отдельным массивам - 90...95 %. Соответственно снижалась площадь посевов зерновых и люцерны, что сопровождалось нарушением севооборотов, ухудшением свойств и плодородия почв.

Обобщение данных по урожайности сельскохозяйственных культур на орошаемых землях за 1910...1990 г.г. показывает, что в целом по республике и по отдельным областям наблюдается общая картина: урожаи основых сельскохозяйственных культур возрастали до 1980—1985 г.г., после чего наметилась отчетливая тенденция уменьшения урожаев, несмотря на высокие дозы внесения минеральных удобрений, ядохимикатов и пестицидов ( Мамедов В.М., Миркин С.Л., Рахимбвев Ф.М. и др.).

Тенденции к снижению урожаев на орошаемых землях являются

- ri -

следствием общего ухудшения мелиоративной и экологической обстановки в республике, вызванного исчерпанием и ухудшением качества водных ресурсов, подъемом уровня грунтовых вод и засолением земель, особенно в последние 10...15 лет (Кадастры мелиоративного состояния орошаемых и осушенных земель СССР за 1982...1994 г.г.) (табл. 1).

Таблица 1

Мелиоративное состояние орошаемых земель Узбекистана

Год Плсшрди, X

тю глубине грунтовых асе по засолетза

< 1 л 1-2 л 2-3 л >3-5 Л не засоленные слабо засоленные средне эасоле- нные сильно засоленные

1982 3 38 37 22 47 - 35 14 4

1984 3 43 36 18 45 30 18 7

1986 2 34 44 20 47 30 17 6

1989 2 34 42 22 47 31 15 7

1994 2 33 46 19 46 32 16 6

Приведенные данные показывают, что в последние годы продолжается подъем и увеличение минерализации грунтовых вод и дальнейшее ухудшение мелиоративного состояния орошаемых земель. Продолжает увеличиваться объем дренажного стока и сброс значительной части минерализованных вод в реки.

Все это отразилось на социально-экономической и демографической обстановке в республике, поскольку основная часть населения сосредоточена .в районах развития орошения, где плотность достигает 10О чел/кма и более.

Имея большие площади орошаемых земель (4,2 млн.га), Узбекистан не в состоянии полностью обеспечить наоэление продовольствием и предотвратить ухудшение еколого-мелиоративной обстановки. Основное противоречив природопользования в Узбекистане и в бассейне Аральского моря в целом состоит в том, что острая нехватка продовольствия, сырья и резкое ухудшение еколого-мелиоративной обстановки сочетаются с расточительным использованием водных и земельных ресурсов и сопровождаются прогрессирующим загрязнением природной среды. Сохранение существующих тенденций развития и

технологии мелиорации в республике и в регионе в целом не сможет изменить-ситуацию к лучшему. . .

В связи с этим рассмотрению подлежат проблемы республиканского и межреспубликанского значения, поскольку существующие мелиоративные системы в сопредельных государствах оказывают существенное влияние на обстановку в Узбекистане (подтопление земель, усиление геохимических потоков, ухудшение качества поливных вод и др.).

Обоснование путей дальнейшего развития мелиорации с целью наиболее рационального использования природных ресурсов и улучшения эколого-мелиоративной обстановки требует обобщения и анализа орошения и выяснения причин сложившейся кризисной ситуации.

Глава 2^ Методология и объекты исследований.

Современное водное хозяйство республики насчитывает более 4,2 млн.га орошаемых земель, расположенных на 900 крупных мелиоративных системах, 15 водохранилищ полезным объемом 4.5 км3, 72 крупных магистральных канала и свыше 400 насосных станций, Солее 70 тыс.км коллекторно-дренажной сети и 2000 скважин вертикального дренажа.

Щирокое развитие ирригации и формирование современных водохозяйственных систем в Узбекистане началось в основном после присоединения Туркестанского края к России и прошло сложный и трудный путь становления, обусловленный многочисленными изменениями государственного устройства и социально-экономических условий республик Средней Азии. В связи с еиш в работе выполнен ретроспективный анализ развития ирригации и анализ основных целей и задач, которые ставились государством на разных этапах его развития. Такой анализ необходим, во-первых, для установления основных противоречий между производственной деятельностью и природной средой, приведших к современной кризисной ситуации в регионе, и, во-вторых, для разработки методологии исследований, связанных с определением путей выхода из кризиса.

В развитии ирригации республики нами выделены несколько основных этапов:

1925...1928 г.г. Восстановительный период после национального размежевания и образования Узбекистана.

В этот период резко возрастают площади посевов хлопчатник«

(с 20___25 до 40 %), величины оросительных норм (с 10 до 13 тыс.

м3/га ), снижается коэффициент использования воды (КИВ) и, как следствие, возрастают потери воды в системах. В результате, несмотря на увеличение площадей орошения и посевов хлопчатника, валовой сбор хлопка-сырца к 1928 г. достиг всего 544 тыс.т., или 87 % от сбора 1914 г. (627 тыс.т), а урожаи хлопка-сырца снизились с 9,1 до 8,0 ц/га ( Гулямов Я.Г., Мамедов A.M., Узбекская ССР).

1929...1933 г.г. После завершения втапа восстановительных работ началось широкое мелиоративное и водохозяйственное строительство, основные цели и задачи которого были определены как освобождение текстильной промышленности Союза от завозного за-раничного хлопка и ооздание необходимого резерва хлопка для дальнейшего расширения текстильной промышленности. Для реализации этих задач предусматривался ввод в оборот без больших капитальных вложений пустувдих внутрисистемных земель и перелогов, т.е. повышение коэффициента использования земель (КЗИ).

Одной из важных проблем мелиоративного строительства в этот период становится проблема борьбы с засолением и подтоплением орошаемых земель.

Развитие мелиорации и водного хозяйства Узбекистана в период 1929...1933 г.г. совпало с коллективизацией сельского хозяйства и организацией крупных механизированных хозяйств, что разрушило традиционное, веками отработанное отношение человека-хозяина к рациональному природопользованию. Тем не менее в целом основная задача: обеспечение текстильной промышленности хлопком собственного производства была выполнена, к 1933 году доля отечественного хлопка-волокна увеличилась по сравнению с 1928 г. с 59 до 97 %, а зарубежного - соответственно снизилась с 41 до 3 % (Гулямов Я.Г.).

Однако, решение поставленной задачи было достигнуто самой высокой за всю историю развития мелиорации Узбекистана ценой: хлопковость увеличилась до 70 %, урожаи хлопка-сырца к 1933 г. снизились до 7 ц/га, затраты водных ресурсов на производство 1 т хлопка-сырца возросли до 16 тыс.мэ/г, потери водных ресурсов возросли до 10 тыс.м3/га и более.

По существу, в этот период была заложена основа экстенсивной системы орошаемого земледелия и истощительного использования

природных и материальных ресурсов (вода, земля, труд и др.).

1933...1940 г.г. В втот период были предусмотрены переустройство существующих оросительных систем, механизация сельскохозяйственных работ, упорядочение севооборотов и снижение хлопко-вости, устройство коллекторно-дренажной сети, регулирование стока рек с целью увеличения располагаемых водных ресурсов для дальнейшего развитая орошения и повышения водообеспеченности. С 1933 по 1937 г.г. было сделано много в смысле улучшения использования природных ресурсов: резко снизилось содержание хлопчатника в севооборотах (до 45...50 %), увеличились урожаи хлопка-сырца (до 15...16 ц/га), снизились затраты водных ресурсов на производство хлопчатника и потери воды в системах с 16 до 10 тыс.м3/т и с 10 до '6,5 тыс.м3/га соответственно. Однако, полностью ликвидировать негативные последствия предыдущего периода развития мелиорации не удалось, в связи с чем все более важными становятся проблемы борьбы с подтоплением и засолением орошаемых земель (Разработка мероприятий, отчет ШС МПШ).

1941...1945 г.г. В втот период снова возросли ( в связи с потребностью в хлопчатнике ) площади посевов хлопка, снизились урожаи, увеличились затраты водных ресурсов на производство хлопка-сырца и объем потерь в системах - с 10 до 13,5 тыс.м3/т и с 6,5 до 9.4 тыс.м3/га соответственно.

1950...1965 г.г. Этот период характеризуется началом строительства крупных инженерных систем, охватывавших сотни тысяч гектаров, индустриализацией строительства, созданием инженерных коммуникаций и инфраструктуры. Хотя на этот период приходится наиболее интенсивное развитие процессов подтопления и вторичного засоления орошаемых земель, эти проблемы стояли на втором плане после ввода новых орошаемых массивов. Все ато привело к тому, что освоение крупных маосивов орошаемых земель и принятые меры по борьбе с засолением не дали ожидаемых результатов; развитие орошения привело к дальнейшему усилению геохимических потоков, ухудшению качества поливных вод в результате отвода коллекторно-дренажного стока в реки, подтоплению нижерасположенных территорий и усилению процессов засоления орошаемых и богарных земель. Засоление орошаемых земель становится одной из основных проблем орошаемого земледелия. Несмотря на ето, с одной стороны, осваиваются верхние части предгорных равнин за счет машинного подъема

воды на высоту 100...200 м и более, с другой - периферийные час-.ти и внутриоазисные перелоги на массивах, расположенных в низменной части республики (Аверьянов С.Ф., Глазовский Н.Ф.).

В этот период урожайность хлопка-сырца, а также затраты водных ресурсов на его производство ( единицы продукции ), так же как и общие потери воды, остались на уровне 1950 г. Вместе с тем, объем водных ресурсов, затрачиваемых на орошение, и объем коллекторно-дренажного стока резко возросли по сравнению с 1950 г. в 1,25 и более чем в 3 раза соответственно, поэтому, именно в тот период отмечается начало резкого ухудшения качества речных вод (Рубинова О.Э.).

1965...1985 г.г. Продолжается дальнейшее развитие мелиорации и водного хозяйства в республике, вводятся новые орошаемые земли; к 1985 г. площади орошаемых земель достигли 4,2 млн.га.

Характерной особенностью мелиорации в этот период является интенсивное строительство коллекторно-дренажной сети, повышение КПД мелиоративных систем; совершенствование техники полива и химизация сельского хозяйства. Протяженность коллекторно-дренажной сети с 1965 по 1985 г.г. возросла с 20...30 до 40.-.60 пог.м/га, коэффициент полезного использования воды (КИВ) увеличился с 0,33 до 0,48, дозы внесения минеральных удобрений - с 300 до 400.. ..500 кг/га, дозы ядохимикатов и пестицидов - до 30...35 кг/га.

И все-таки, несмотря на большой объем выполненных мелиоративных работ, урожайность хлопка-сырца увеличилась в среднем с 20...25 до 25...30 ц/га (на 25 %)• В это же время площадь орошаемых земель с уровнем грунтовых вод менее 3 м достигла 64 % от общей площади орошения, а площадь засоленных земель ~ 50 % . Величины оросительных норм брутто увеличились с 16___17 до 18...20

тыс.м3/га, объем дренажного стока - с 4-.-6 до 9...Ю тыс.м3/га, т.е. в 2...2,5 раза по сравнению с 1965 г. Затраты водных ресурсов и объем потерь в системах на единицу производимой продукции практически не изменились и остались примерно на уровне 1965 г.

1995...1994 г.г. К 1985 г. водные ресурсы рек Сырдарьи и Амударьи оказались практически исчерпанными. В этот период совершенствуется система земледелия, техника и технология орошения, повышается технический уровень мелиоративных систем. Однако, результаты выполненных мелиоративных работ пока не дали ощутимого эффекта; урожайность хлопка-сырца и других культур к 1994 г.

снизилась, мелиоративное состояние орошаемых земель осталось на прежнем уровне. Площади земель с уровнем грунтовых вод менее 3 м составляют 65 %, а площади засоленных земель даже увеличились до 54 $ от общей площади орошения. Примечательно и то, что еколого-мэлиоративное состояние и продуктивность орошаемых земель примерно одинаковы, как на старых-мелиоративных системах, модернизированных в последние годы ( старая зона Голодной степи а др.), так и на современных инженерных системах ( новая зона Голодной степи, Каршинская степь и др.).

Выполненный ретроспективный анализ развития орошения земель в республике показал, что, развивая, мелиорацию земель с целью создания материальных ценностей и увеличения благосостояния народа, мы одновременно допустили резкое снижение качества природной среда, т.е. ухудшили среду обитания человека - одно из основных условий его благосостояния.

Это противоречие не случайно, оно закономерно вытекало из постановки основных целей в задач мелиорации.

Сложность исследования проблем взаимоотношения человека с природой состоит в том, что охрану природной среда и ее использование необходимо рассматривать как единую проблему рационального природопользования, смысл которой заключается в повышении екологичеокого и производственного потенциалов природных комплексов. В основу такого подхода должно быть положено представление о природной среде как о единой организованной структуре, или геосистеме, состоящей из ряда взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов - почва, растительность, животный мир, горные порода, подземные и поверхностные воды. В мелиорации такая постановка проблемы не нова. В.Р. Вильяме и Л.Н. Костяков еще в 1920...1930 г.г. определяли основные цели мелиорации сельскохозяйственных земель как регулирование биологического и геологического круговоротов воды и химических елементов ( Айдаров И.П., Голованов А.И., Никольский Ю.Н.).

В рамках такого подхода детальному исследованию подлежат так называемые деятельностно-природные системы (ДПС), в которых все протекающие процессы рассматриваются через призму конкретной антропогенной деятельности (Хачатурьян В.Х., Айдаров И.П.).

Для оценки влияния антропогенной деятельности на состояние ландшафта и обоснования системы мероприятий по улучшению еколо-

работе использована система интегральных показателей и критериев, позволяющая количественно охарактеризовать изменение отдельных компонентов и ландшафта в целом (Айдаров И.П., Голованов А.И Никольский Ю.Н., Хачатурьян В.Х.).

К числу таких критериев относятся:

1. Гидротермический режим, отражаодий тепло- и влагообеспе-ченность территорий. В обобщенном виде гидротермический режим

характеризуется соотношением (Будыко М.И.)

Е = R /Ю (1)

* ° а

где R^ - радиационный баланс в естественных условиях, ккал/см • год; Ос - сумма атмосферных осадков, см/год; .Ъ - скрытая теплота парообразования, ккал/см3.

Преимущество этого показателя перед другими очевидно: во-первых, он характеризует условия тепло- и влагообеспеченности растений, т.е. биологические процессы, во-вторых, определяет в значительной степени условия формирования почвенных, гидрогеологических и геохимических условий и, в-третьих, позволяет учесть характер и интенсивность антропогенной деятельности (режим орошения, структура использования земель и др.) (Айдаров И.П.)

К = ^ / Ь(0о + ф (2)

1 - А

Здесь Ry - радиационный баланс при мелиорации. Ну = К^ -;

1 - А

А и А - альбедо, зависящее от структуры использования и степени

увлажнения орошаемых земель; Ор - оросительная норма нетто, см.

2. Биологическая продуктивность растительности (Н.И.Базиле-вич, Будыко М.И.)

Б = Б/Бв = ME expf-ajfi) ККНрк (3)

Здесь Б - биологическая продуктивность почв при мелиорации, т/га Б0 - потенциальная биохимически обеспеченная урожайность сельскохозяйственных культур при оптимальных условиях; ai - коэффициент, учитывающий состояние растительности (применяется в соответствии с работами (Базилевич Н.И..Волобуев В.Р., Будыко И.У1. Ковда В.А.); М - коэффициент пропорциональности, М я 3,0; Kß -коэффициент, учитывающий влияние засоления почв на урожайность; Кнрк - коэффициент, учитывающий обеспеченность растений элементами питания.

3. Изменение содержания гумуса в почвах (Айдаров И.П., Голованов А.И., Никольский Ю.Н., Хачатурьян В.Х.)

Г = Г / Го = ехр(-УТ) (4)

где Г - содержание гумуса на момент времени Т, т/га, т - время, года; Ге - исходное содержание гумуса, т/га, % при Т = 0; и - коэффициент, зависящий от структуры севооборота, урожайности культур, интенсивности промывного режима, условий минерализации органического вещества и др., 1/год.

г „г *Л -

а ь -а ь —--—

ВЖ+ О?)

у = --. 5 (5)

а В

3 1

где Е1 и Б3 - относительная продуктивность почв до и после орошения, или в разные периоды. Значение рассчитывается с исполь зованием выражения (3) при известных значениях 5, Кс и КНрк; а2и а - коэффициенты возврата растительных остатков в почву после уборки урожая. Для целинных земель <*а = 1,0, для орошаемых <*3 =0,3; и ва - относительная интенсивность промывного режима, определяемая из выражения (9); 0„ и 0? - осадки и ороситель-

с У

ная нохыа нетто; § - коэффициент, характеризующий микробиологическую деятельность.

4.Энергия, затрачиваемая на почвообразование (В.Р.Волобуев) 5 = 0/1* = ехр(-а4Е) (6)

где 0 - энергия, затрачиваемая на почвообразование, ккал/см2» год; - коэффициент, учитывающий соотояние поверхности почвы.

5- Связь водного и энергетического балансов.

Е = Е / (О. + о?) = / ЙШ — (1 - ей К + а1г Е) (7)

С Р £

б = 0 * = 1 - Е (8)

(0с + Ф

где Е - испарение с поверхности земли, мм; 0о и 0£ - атмосферные осадки и оросительная норма нетто, мм; В - "индекс сухости" Бу-дыко; С0 - поверхностный сток, мм; g - влагообмен между почвенными и грунтовыми водами, мм; Ш, вЬ, <& - гиперболические тангенс, синус и косинус (Будыко Ы.И.).

6. Интенсивность влагообмена между почвенными и грунтовыми водами;

в = в / <0С + о£) = ехр(-1,5Й) (9)

7.Дополнительное инфильтрационное питание грунтовых вод, мм и = g + Ф (10)

где Ф = 1 ~ Ч ;

П - коэффициент полезного действия системы каналов.

8. Бодъем уровня грунтовых вод (Аверьянов С.®;, В.М. Шеста-

ков)

АН = (^,5) (11)

где АН - подъем уровня грунтовых вод, м; 0) - инфильтрационное питание, м/сут; t - время начала орошения, сут; (I - недостаток насыщения почв и грунтов зоны аэрации, в долях от объема; -

функция, соответствующая геофильтрационным условиям, t = ;

I3

а - проводимость пласта, м2/оут; а = ; Кию- коэффициент фильтрации и мощность водоносного пласта; 1 - размеры орошаемого участка (массива), u i = у.

9. Экологическое состояние территории, характеризующее долю площади, подверженной ухудшению (Хачатурьян В.Х., Айдаров И.П.)

Зк s 1 - ехр [- (ot0g + рд)I (12)

где 9К - доля площади земель, подверженных ухудшению; а0 - коэффициент, характеризующий вид загрязнения (ядохимикаты, нитраты и т.д.); g - изменение водообмена между почвенными и грунтовыми водами (см. выражение 9).' Р - параметр, характеризующий глубину залегания грунтовых вод; Д = - уровень грунтовых вод.

Для оценки динамики солевого' режима орошаемых почв в зависимости от качества поливной воды, уровеня и минерализации грунтовых вод и интенсивности промывного режима использованы наиболее простые модели солепереноса (Аверьянов С.Ф., Голованов А.И., Айдаров И.П., Хачатурьян В.Х.).

Голодная степь по почвенно-мелиоративному районированию относится к центральной зоне (Ц-2), в пределах которой расположено около 70% всех орошаемых земель Узбекистана. Объектами орошения являются пустынные почвы (10%), светлые (Ч>0%) и типичные сероземы (40*).

В геоморфологическом отношении рассматриваемый массив расположен в пределах левобережных террас р.Сырдарьи и представляет собой обширную равнину. К Сырдарье равнина обрывается уступом

высотой 6...20 м, ва границе с Кызылкумом расположено обширное Дрнасайское понижение.

Равнина старой зоны Голодной степи нарушается рядом замкнутых вытянутых понижений, являющихся остатками древних речных стариц (Джетысай, Сардобинское и Карой-Каракойское понижения). С поверхности Голодная степь оложена мощной толщей (до 20...30 м) однородных лессовидных суглинков и супесей. В самых низких местах в понижениях были расположены солончаки и солончаковые почвы Грунтовые воды до орошения находились на глубине г Юм, в понижениях - 1,5...2,0 м. Минерализация грунтовых вод до орошения составляла в предгорной части до 1 г/л, в центральной части - 5. ..10 г/л, в понижениях - 10...20 г/л.

Водопроницаемость покровных суглинистых отложений составляет 0,3...2,0 м/сут, подстилающих песков - 15-30 м/сут (Кац Д.М., Решеткина Н.М.).

Развитие орошения в Голодной степи осуществлялось следующими тешами: 1914- г. - 40 тыс.га, 1917 - 34,5 тыо.га, 1938 - 154 тыс.га, из которых 68 тыс.га засолено и заброшено, 1956 г. - 206 тыо.га, 1992 г. - 298 тыс.га.

Состояние мелиоративных систем и орошаемых земель старой зоны Голодной степи (1990 г.): площадь орошения, тыо.га - 298; площадь посева хлопчатника, тыо.га - 156; урожайность хлопка-сырца, ц/га - 10...30; водозабор из Сырдерьи, нетто/брутто, км3 -2,9/4,8; оросительная норма, нетто/брутто, тыо.мэ/га - 9,7/16,2; КПД системы каналов - 0,60; площадь дренажа, тыс.га-294, в т.ч.: горизонтального - 178; вертикального - 116 и т.д.

Карпинская степь по почвенно-мелиоративному районированию относится к южной зоне (£-1), в пределах которой расположено около 20% всех орошаемых площадей Узбекистана. Зона (Ю-1) является основной земледельческой зоной, где возделываются тонково-лотнистые сорта хлопчатника. Объектом орошения являются светлые и типичные сероземы, характеризующиеся загипсованностью.

В геоморфологическом отношении Карпинская степь расположена в пределах периферийной части подгорных равнин и представляет собой переходное звено между подгорными и низменными пустынными равнинами юхного Узбекистана. Равнина имеет общий уклон к югу и юго-западу.

Равнинная часть Каршинской степи представлена мощной толщей

четвертичных аллювиально-делювиальных отложений. В формировании гидрогеологических условий основную роль играли подземный приток со стороны гор и русловые потери из р.Кашкадарьи и многочисленных саев. •

В северной части'степи грунтовые воды-залегали на глубине 10...20 м и более, по мере продвижения к югу глубина их уменьшалась до 5 м. Таким образом, предгорная часть степи - ето зона питания и источник поступления солей, равнинная лжная часть -зона разгрузки и аккумуляции геохимических потоков. Минерализация грунтовых вод о севера на юг изменялась от 1 до 20 г/л.

Водопроницаемость покровных суглинистых отложений составляет 0,3...1,0 м/сут, подстилащих песчаных отложений - 5.-.10 м/сут. В гидрогеологическом отношении Каршинская степь относится к весьма слабодренированным массивам (Кац Д.М., Решеткина Н.М.).

Развитие орошения в Карпинской степи осуществлялось следующими тешами: 1966 г. - 156 тыс.га; 1970 г. - 181 тыс.га; 1975 -238 тыс.га; 1980 г. - 349 тыс.га; 1990 г. - 490 тыс.га.

Мелиоративное состояние орошаемых земель и состояние мелиоративных систем Каршнской степи (1990 г.): орошаемая площадь, тыс.га - 490; посев хлопчатника, тыс.га - 360; урожайность хлопка-сырца, ц/га - 22; водозабор, нетто-брутто; км3 - 5,3/6,2; оросительная норма, нетто-брутто, тыс.мэ-та - 10,8/12,7; КПД системы - 0,85; площадь дренажа, тыс.га - 325.

Глава 2л. Изменение вколого-ыелиоративного состояния природных комплексов Голодной и Карпинской степей в процессе орошения и освоения земель.

Основной задачей настоящей главы является обобщение результатов выполненных автором исследований, а также многочисленных данных об изменении эколого-мелиоративного состояния геосистем Голодной и Каршинской степей при длительном орошении и освоении . земель. В диссертации рассматриваются характер антропогенной деятельности (площади и структура использования орошаемых земель, техника и технология орошения), а также изменение природных комплексов, включащее гидрогеологические, геохимические условия, засоление земель, свойства и плодородие почв, продуктивность орошаемых земель, эффективность использования водных и земельных ресурсов (табл.2).

В работе использованы результату многолетних (1975-..1994

гг.) экспериментальных исследований, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора на мелиоративных системах Голодной (старая зона) и Карпинской степей, результаты исследований- институтов Главводпроекта Узбекистана, САНШРИ, УзНИИХ, ТШИМСХ, МГУП, ВНШГиМ, Почвенного института им. В.В.Докучаева, а также фондовые материалы, управлений оросительных систем, гидрогеолого-мелиоративной службы и данные мелиоративных кадастров.

В работе приводится результаты исследований хозяйственной деятельности и динамики потоков вещества и энергии в отдельных компонентах и в изучаемых геосистемах в целом.

Таблица 2

Показатели мелиоративной деятельности

Показатели. Годы

1940 №0 \1980 1990 \1994

Коэффициент использования воды, % Ж * 43 •Зо 54 ТТ *

Оросительная норма брутто, тыс.м /га : 16 10 •П57? 14 Ю.5 10,6 14,3

Дренированная площадь, тыс.га 2 110 ~ГГ 223 226 230 285

Объем дренажного стока, % от 2 33 "25" 78 12 61 Т5" 65 "54

Минерализация дренажного стока, г/л 12 4 ТС" 4 4 ТГ4 4 "57

Содержание хлопчатника в севообороте, % Ц. 65 "БГ 66 ТГ 41 То -Р

Примечание: в числителе данные по Голодной степи, в знаменателе - по Каршинской степи, рассмотрим в начале последствия, вытекающие из таких важных свойств геосистем, как их открытость и целостность.

Орошение и освоение земель в аридной зоне приводит к коренному изменению соотношения элементов теплового баланса и микроклимата как в пределах орошаемых массивов, так и на прилегающих землях (табл.З).

Таблица 3

Изменение структуры теплового баланса

Объект R. тал/ р сл год Д Соотношение элелензпов теплового баланса

Х2УЛ р0/я В/Я

Старая зо- ¿п <,

на Голодной ■

степи 65,8

Карпинская 65,6

СТ9ПЬ 70,8

о,?о 0,60 0,10

0,79 0,75 0,15 0,10

0,20 0.70 0,10

0.76 0,80 0,10 0,10

Примечание: в числителе природные условия, в знаменателе - при орошении.

Полученные данные показывают, что орошение коренным образом изменяет не только потоки энергии в геосистеме, но и многократно усиливает биологический круговорот воды и химических элементов (табл.4).

Таблица 4

Среднегодовые показатели водного баланса Голодной и Каршинской степей в естественных условиях и при орошении, млн.м3

Приход ' Росгоб Разность ЛИГ

Период Подземный оток

°с П В Лр Ü 6 Ар-насай в Кы-

До орошения, 782 1890 г.

При орошении 782 1990 г.

До орошения, 2785 1965 г.

При орошении, 2785 1990 г.

788

Голодная степь 839 - 107

788 3939 2448 2166 681

Каршнская степь 631 - 2785

631 4825 5620 1950

599 189

631 650

25

25

+ 21

П- приток подземных вод, млн.м3; 0 - осадки, млн.м3; йЛ - объем

водоподачи, млн.м млн.м3.

3.

испарение, млн

■м • Др

бр

дренажный отток,

о

о

о

Таблица 5.

Солевой баланс Голодной и Карпинской степей, т/га

Годы Головная степь Кагяшнстя степь

приход •расход I разность приход Тпсхад {■разность

1940 10,0 2,8 7,2 - - -

1960 9,6 - 9,0 0,6 . . - -

1970 - 17,9 15,6 2,3 10,8 12,9 -2,1

1980 16,9 12,0 4,9 33,5 33,9 -0,4

1990 15,5 16,7 -0,2 14,8 31,6 -16,8

1994 16,7 15,3 +1,4 15,9 30,2 -14,3

Полученные данные говорят о том, что солевой баланс изучаемых геосистем в последние года - отрицательный (табл.5)- Однако ето не говорит еще об устойчивом рассолении почв. Исследования водного и солевого режимов почв свидетельствуют о другом. Площади засоленных земель в Голодной степи после 1975 г. не уменьшаются, а в Каршинской степи постепенно увеличиваются (табл.б).

Таблица б

Площади засоленных земель, %

Гоби Голодная степь Катхаинская степь

Не засоленные и слабоза-соленные Сревнеза-соленные Сгиъноза соленные и солончака Не засоленные и слаОоза-соленные Среднезасоленные Сильназа-соленные и солончаки

1940 20 15 65 -

1960 56 16 28 -

1966 62 18 20 97 2 1

1975 64 11 6 91 6 3

1980 83 ' 16 1 90 7 3

1990 81 15 4 79 16 5

1994 80 15 5 77 17 6

Анализ данных по урожайности основной культуры - хлопчатни-

ка показывает достаточно общую картину для обоих изучаемых массивов; до 1980 г. урожай возрастает с 10...15 ц/га до 25..-30 и даже 40 ц/га, а затем постепенно снижается до 25...20 ц/га. Кроме того, начиная с 1980 г. резко возрастает вариация урожаев по площади с 0,11...О,13 до О,15...0,24 (табл.7).

Таблица 7

Динамика урожаев хлопчатника

Голодная степь Картясиая степь

ГоОы урожай, ц/га коэффициент ватации урожай, ц/га коэффициент вариации

1940 7...10 0,13 - -

1960 15...20 0,14 8...10 0,11

1970 20...25 0,11 20...25 0,13

1980 25...30 0,16 20...40 0,24-

1990 17...29 0,15 18...27 ' 0,16

1994 16...28 0,16 17...25 , 0,19

Глава 4. Анализ природных процессов в условиях орошения и освоения земель.

Обобщение данных многолетних экспериментальных исследования и фондовых материалов по изменению вколого-мелиоративного состояния орошаемых земель Голодной и Карпинской степей показало, что несмотря на существенные различия мелиоративных систем и порядка освоения земель результаты малоразличимы. В обоих случаях отмечаются одни и те же негативные явления: подъем уровня грунтовых вод, вторичное засоление орошаемых земель, невысокая в целом урожайность и большая ее вариация в пространстве"и времени, большой объем дренажного стока, сильное негативное влияние мелиоративных систем на качество поверхностных вод и др. В связи с этим основной задачей настоящего раздела является исследование причин и процессов изменения геосистем под влиянием широкого развития орошения земель с использованием традиционных технологий мелиорации. Исходя из существа изучаемых проблем и основных свойств геосистем (открытость, целостность, функционирование и динамика), главными вопросами исследования являются:

1. Анализ изменения потоков вещества и энергии мезду окружающей природной средой и рассматриваемой геосистемой. Предусматривается анализ изменения потоков и балансов вещества и энергии как внутри геосистемы, так и меаду сопряженными геосистемами в результате развития орошения и основных свойств геосистем (динамика, вволюция).

2. Анализ изменения взаимосвязанных и взаимообусловленных

компонентов изучаемых геосистем. Этот вопрос включает исследование процессов, происходящих в основных блоках геосистемы - почвах, растениях, грунтовых и поверхностных водах.

Исследование и анализ указанных вопросов выполняются с использованием приведенных в главах 1 и 2 моделей и служат в то же время проверкой пригодности этих моделей для обоснования путей улучшения вколого-мелиоративной ситуации на рассматриваемых объектах.

Рассмотрим вначале последствия, вытекающие из таких важных свойств геосистем, как их открытость и целостность.

Орошение и освоение земель в аридной зоне приводит к коренному изменению соотношения элементов теплового баланса и микроклимата как в пределах орошаемых массивов, так и на прилегающих землях, , 8 соответственно затрагивает все компоненты природной среды и ландшафт в целом. Все эти изменения можно оценить, используя связь энергетического и водного балансов, выражения (1)... (12) и данные экспериментальных исследований.

В природных условиях при оч^нь малом естественном увлажнении и высокой теплообеспеченности' основная часть солнечной энергии (до 60...70$) расходуется на теплообмен между почвой и атмосферой. Затраты тепла на испарение составляют всего 10...30 %. Примерно столько же тепла расходуется на теплообмен в почве. Все вто обеспечивает низкое естественное плодородие и продуктивность почв (0,2...О,4 т/га).

При орошении и освоении земель под хлопково-люцерновые севообороты изменяются, во-первых, альбедо поверхности почвы (с 0,26 до 0,20) и соответственно величина радиационного баланса, во-вторых, общая водоподача (0С + 0^) и значение индекса сухости (К) и, в-третьих, соотношение элементов теплового баланса, а следовательно, и микроклимат. Затраты тепла на испарение увеличиваются до 75...80$, теплообмен между почвой и атмосферой соответственно уменьшается до 10...15%, а теплообмен в почве остается без изменения (« 10$). Таким образом, учитывая взаимосвязь всех компонентов ландшафта (выражения 1...12), следует говорить о том, что орошение коренным образом изменяет факторы и условия почвообразования, биологическую продуктивность, свойственные аридной зоне.

Вместе с тем, если принять во внимание такие свойства гео-

систем, как целостность и функционирование, орошение земель и усиление биологического круговорота неизбежно должны изменить и связанный с ними геологический круговорот воды и химических элементов как внутри геосистемы, тек и в сопряженных геосистемах.

Основными показателями связи биологического и геологического круговоротов и влияния их на состояние ландшафтов являются испарение, влагообмен мевду почвенными и грунтовыми водами и интенсивность геохимических потоков, которые непосредственно зависят от гидротермического режима (выражения 1 и 2).

Изменение величины I? с 3,7...5,3 до 0,79...0,76 (табл.3) резко изменило потоки воды и солей в почве и в подстилающих грунтах (табл.8).

Таблица 8

Изменение потоков воды и солей

Потоки, солей, т/га Иинераш-зациа вовы в реке С , П г/л

Объект й В 3 всего в т.ч. за счет Оре-наха

Голодная степь (р. Сырдарья) 3.7 0.98 0.02 2,7 0 0,4

0,79 0,60 0,40 54,1 35,0 1,5

Карпшнс-кая степь 5,3 0,99 0,01 0.5 0 0,5

(р. Аму-Дарья) 0,76 0,60 0,40 17,1 13,0 0,8

Примечание: в числителе до орошения, в знаменателе - после.

Общее дополнительное инфильтрационное питание грунтовых вод которое в сотни раз превышает природный уровень й становится больше величины природных потоков подземных вод в рассматриваемых геосистемах. Из всего сказанного следует, что наряду о многократным усилением биологического круговорота орошение также многократно усиливает и геологический круговорот, а следовательно, влияние на природную среду. При этом возникают устойчивые обратные положительные связи. Суть этих связей заключается в том, что стремление получить максимальные урожаи за счет применения высоких оросительных норм при низкой в целом технике и технологии орошения приводит к ухудшению почвенно-мелиоративных гидрогеологических и экологических условий, улучшение которых требует усиления антропогенного воздействия (усиление промывного режима,

строительства дренажа, промывок), что, в свою очередь, усиливает негативные процессы и т.д. В возникновении таких обратных положительных связей как в Голодной, так и в Каршинской степях и заключаются, по нашему мнению, основные причины протекания сходных негативных процессов на орошаемых землях. Из этих же обратных связей вытекают неизбежность гидроморфного режима на орошаемых землях, необходимость интенсивного дренажа, неустойчивость вко-лого-мелиоративной обстановки и невозможность оперативного и надежного управления природными процессами в нужном для нас направлении. Обращает на себя внимание огромная роль искусственного дренажа в усилении геохимических потоков и ухудшении окружающей среды и, в первую очередь, водных ресурсов. В целом объем дренажного стока (г на 50%) очень велик и не может быть оправдан с точки зрения рационального природопользования. Объясняется это тем, что дренаж на орошаемых землях предусматривается как мероприятие по борьбе с вторичным засолением орошаемых земель и имеет целью отвод излишков вода и поддержание уровня грунтовых вод на глубине « 2,5 м. Иными словами, дренаж на орошаемых землях сегодня - это борьба со следствиями, а не с причинами засоления. Причинами засоления, являются низкий КЦЦ систем, большие потери вода и неизбежный при атом гидроморфный режим.

Таким образом, если рассматривать дренаж на орошаемых землях Голодной и Каршинской степей с позиции существующей в республике концепции мелиорации, то для улучшения солевого режима почв и повышения урожайности необходимо его дальнейшее усиление. Если же рассматривать дренаж с позиций геосистемного подхода, то его усиление увеличит геологический круговорот, усилит геохимические потоки и ухудшит вколого-мелиоративную обстановку.

Оценим солевой режим орошаемых земель Голодной и Каршинской степей при существующих величинах оросительных норм, минерализации поливной воды, уровне и минерализации грунтовых вод. Известно, что величины оросительных норм, необходимых для поддержания благоприятного солевого режима почв, возрастают по мере увеличения минерализации вода (Аверьянов С.Ф., Айдаров И.П., А.И. Голованов, Рекс Л.М. и др.).

Чтобы оценить величины применяемых сегодня оросительных норд с точки зрения поддержания требуемого солевого режима почв (минерализация почвенного раствора * 5 г/л), используем работу

Аверьянова С.Ф.

1 С - 1

п

где О? - оросительная норма нетто» ыэ/га; Ей 0. - испарение и

Р «I ^

осадка, м /га; 2П = Сп / сдОП; Сп - иинерализация поливной вода, г/л; Сдоп - допустимая минерализация почвенного раствора, г/л (Сдоп = 5 г/л); S4 = Cj / Сдот; Ct - минерализация грунтовых вод г/л; Д = А / Xm; А - глубина залегания грунтовых вод, м; X - коэффициент гидродисперсии, м; m - пористость почв, в долях от объема.

Принимая значения исходных параметров для Голодной степи:

А = 2,5 м, С, = 5,5 г/л, С =1,5 г/л, С_птт = 5 г/л, X = 0,5 м, » - » дои

m = 0,5, Е - 0о = 7420 м /га и для Каршнской степи: 4 = 2,5 м, С, = 5,5 г/л, Сп = 1,0 г/л, Сдш = 5 г/л, \ = 0,3 м, m = 0,45,

Е - 0о = 10000 мэ/га, получим: для Голодной степи -

°р расч а 10,7 тыс*м3/га'°р факт = 9---Ю тыс.м3/га; для Каршнской степи - расч * 13,0 тыо.мэ/га, о£ ф^ = 10,0...12,0

тыо.м3/га. Полученные данные показывают, что применяемые в

настоящее время оросительные нормы нетто не соответствуют требованиям регулирования солевого режима почв при минерализации поливной воды с =1,5.-.1,0 г/л. Это хорошо объясняет, во-первых

П

засоление орошаемых почв (табл.6) и, во-вторых, - тенденцию увеличения оросительных норм. Необходимо отметить, что сохранение существугацего состояния и возможное в связи с этим увеличение минерализации поливной воды до 2 г/л в Голодной и до 1,5 г/л в Каршинской степях (в том числе и за счет использования . коллек-торно-дренажных вод) потребует увеличения оросительных норм нетто на 17 и 13 t соответственно. Это, в свою очередь, увеличит нагрузку на дренаж и приведет к необходимости его усиления.

■ Выполненные расчеты и полученные экспериментальные данные вполне согласуются; и в Голодной и в Каршинской степях в ряде случаев используют для полива коллекторно-дренажше воды, в связи с чем и наблюдается засоление земель на значительных площадях а также высокая вариация урожаев как по площади, так и по отдельным годам.

В целом выполненный анализ позволил понять, почему, несмот-

ря на различие природно-хозяйственных условий и конструкций мелиоративных систем, результаты антропогенной деятельности (еко-лого-мелиоративная обстановка) оказались Слизкими.

Для анализа динамики продуктивности орошаемых земель использованы не только результаты наших экспериментальных исследований, которых было явно недостаточно, но и фондовые материалы ги-дрогеолого-мелиоративных служб управлений мелиоративных систем, а также литературные данные (Буднко М.И. .Ефимова H.A.,Демин А.П. Мамедов A.M., Холбаев Б.М., Годовые отчеты УОС и др.).

Данные, приведенные в табл.7, позволяют выявить общие закономерности изменения урожайности основной культуры - хлопчатника Во-первых, отмечается совершенно четкая динамика - увеличение урожайности до 1980 г. и последующее ее снижение вплоть до 1994 г. Во-вторых, по мере роста урожайности возрастает и вариация урожаев, которая в 1980...1985 гг. достигла 0,16 по Голодной степи и 0,24 - по Каршинской степи.

Анализ многочисленных материалов по Узбекистану в целом и по государствам Средней Азии (Таджикистану, Туркменистану, Кыргызстану) обнаруживает ту же самую тенденцию, что на орошаемых землях Голодной и Каршинской степей, которые, таким образом, не являются исключением ("Разработка мероприятий..." отчет НИС МШИ).

Следовательно, динамика урожайности на орошаемых землях обусловлена объективными причинами, свойственными для орошаемого земледелия Средней Азии (табл.9).

Таблица 9

Динамика продуктивности орошаемых земель государств Средней Азии (в ценах 1985 г.) (Демин А.П.)

rocyöapcrnßo Валовая проОукиця раапениевоОсгава с 1 га орашаелых зелеиь па гоОал, руб.

1965 J 970 1975 1980 1985

Узбекистан 1271 1563 1742 1849 1553

Кыргызстан 567 792 959 989 1046

Таджикистан 1664 1880 2151 ' 2409 2315

Туркменистан 1171 1351 1433 1479 1251

В целом по региону 1171 1430 1606 1715 1553

Выяснение причин снижения урожайности после 1980 г. на фоне совершенствования техники и технологии орошения, применения высоких доз минеральных удобрений, ядохимикатов и пестицидов представляет собой важную в научном и практическом плана задачу. Решение этой задачи позволит наметить систему мелиоративных мероприятий по устранению факторов, лимитирующих урожайность на орошаемых землях.

Изучению динамики продуктивности орошаемых земель была посвящена работа А.П.Демина (1989), в которой на основании корреляционного анализа выявлены основные факторы (природные и антропогенные), определяющие урожайность сельскохозяйственных культур на орошаемых землях.

Полученные данные говорят о тем, что ивхду урожайностью сельскохозяйственных культур на орошаемых землях и величинами оросительных норм нетто в Узбекистане и Туркменистане практически нет никакой связи (л 5 0,4), а по Таджикистану даже отмечается отрицательный коэффициент корреляции, т.е. с увеличением оросительных норм урожайность снижается, в свете этих данных нельзя объяснить традиционное стремление увеличить водообеспеченность оросительных систем.

Невысокая степень связи наблюдается также и между урожайностью, суммой активных температур за вегетацию я дозами минеральных удобрений (а « 0,2...О,7).

В целом по Узбекистану за период 1965...1985 гг. продуктивность орошаемых земель на 32 % обусловлена минеральными удобрениями, на 42 % - теплообеспеченностыо и только на 26 % - оросительными нормами (Демин А.П.).

Приводя данные А.П.Демина, характеризующие общие тенденции динамики продуктивности, мы тем не менее не можем согласиться с таким формальный подходом к анализу причин изменения продуктов-, ности орошаемых земель. Нельзя искать корреляции между урожайностью, величиной оросительных норы, дозами удобрений и теплообеспеченностыо, не учитывая минерализацию поливных вод, режим и засоление почв.

Была проанализирована связь урожайности о оросительной нормой. Чтобы получть твкую связь, необходимо исключить влияние на урожай других факторов: засоления почв, применения минерализованных вод для полива и др. В связи с этим для обработки использо-

ваны экспериментальные данные по урожайности на незасоленных и слабозасоленных землях, поливаемых водами с минерализацией 0,8.. .1,0 г/л при глубине грунтовых вод 2.5-..3 м (Годовые отчеты УОС отчеты НИС МГМИ, Духовный В.А., Кадыров Б.Н., Легостаев В.М.) (рис.1).

о. а

0.4 О.А 0.2 о

« • • А'. | « • » г, <

••• 4П, К' У к. -Л 9 9 С

« А 0 ? с" С

• / »

4Г

ю 13 1« 1& 1а ас за 21 зв .3,

оросительная норма нетто, тис.л /га

Рис.1. Зависимость урожайности хлопка-сырца ? от величины оросительной нормы нетто.

Из рис.1 видно, что урожайность хлопка-сырца на незасолзн-

ных землях максимальна при величине оросительных норм нетто 7___

9 тыс.м3/га. При уменьшении оросительных норм урожайность резко снижается. Увеличение норы до 10...13 тыс.м3/га очень слабо влияет на урожай. Дальнейший рост > 13 гыс.м3/га приводит к существенному снижению урожайности. Такая зависимость урожайности от величин оросительных норн нетто объясняется несоответствием водного режима почв требованиям растений (недостаточное увлажнение при малых нормах и переувлажнение при высоких нормах), вымы-вом элементов питания и неудовлетворительным воздушным режимом при интенсивном промывном режиме. Следует, однако, отметить, что данные рис.1 позволяют только качественно объяснить слабую связь между урожаем и 0^ , но не дают возможности количественной оценки У = I (ф, так как не учитывают другие факторы, влияющие на рост и развитие растений, такие, как теплообеспеченность, солевой и питательный режимы и др.

Объективную оценку динамики урожайности основной культуры -

хлопчатника - выполним, используя комплексный показатель тепло-

и влагообеспеченности 5 = Н / Ь (0„ + 0 ), а также модели проду-

и р

ктиввости (см. выражение 3).

Данные натурных исследований продуктивности орошаемых земель и результаты расчетов приведены на рис.2.

Из рис.2 видно, что наибольшие расчетные значения урожаев соответствуют величине К = 0,9, уменьшение и увеличение приводит к снижению урожая. Засоление почв существенно влияет на величину урожая. Так, на незасоленных почвах 7 = 1,0, а при сильном засо- ' лении - У £ 0,3 У

Л1*Х

Рис.2. Зависимость ? = У / У от величины К = И / Ь (0„ + 0^);

аах С р

1 - незасоленные почвы; 2 - слабозасоленные; 3 - среднезасолен-ные; 4 - сильнозасоленные; 5 - фактические данные по урожайности Фактические данные показывают иную карташу: во-пбрвых, наибольший уровень урожая не превышает (0,6...0,8)Уя1х и, во-вторых наибольшие значения урожаев соответствуют Е = 0,7. При етом необходимо отметить достаточно хорошев соответствие расчетных и фактических данных в диапазоне величин Я от 0,3 до 0,7. В целом наиболее высокие урожаи (У = О,б...О,8), по данным исследований,

отмечаются при Е= 0,5...0,8, т.е. в тех случаях, когда орошаемые

земли не засолены или слабо засолены. Для Голодной степи ето соответствует величинам оросительных норм 10...14 тыс. м3/га, для Каршинской - 13-.-20 тыс.м3/га. Отсюда становится понятным постоянное стремление увеличить водообеспеченность оросительных систем. Дело, как выяснилось, не в недостатке воды с точки зрения требуемого водного режима, а в.ее недостатке с точки зрения поддержания требуемого солевого режима почв. Однако, увеличение для борьбы с засолением почв неизбежно сопровождается снижением урожайности в результате интенсивного промывного режима орошаемых почв. Как видно из рис.2, наибольший урожай не превышает (0,6...0,8) Ухудшение качества поливных вод потребует уве-

Шлл

личения интенсивности промывного режима, усиления дренажа и будет сопровождаться дальнейшим снижением урожайности.

Все это липший раз подтверждает вывод о нецелесообразности

поддержания на орошаемых землях гидроморфного режима, который в силу устойчивых обратных положительных связей будет способствовать дальнейшему ухудшению вколого-мелиоративной обстановки и снижению продуктивности орошаемых земель. Кроме того, гидромор-фный режим является крайне нецелесообразным и с точки зрения зат рат водных ресурсов на производство единицы сельскохозяйственной продукции. Из рис.2 видно, что в настоящее время на производство 1 т хлопка-сырца расходуется до 3...6 тыс.3м /т воды (нетто). Создание автоморфного или полугидроморфного режима позволит снизит удельный расход воды (нетто) до 2...2,5 тыс. м3/т.

Для анализа почвенных процессов и изменения свойств сероземных почв при орошении использована концепция элементарных почвообразовательных процессов. При втом рассматриваются следующие почвенные характеристики: содержание гумусе, содержание карбонатов, насыщенность ВПК ионами Са**, содержание водорастворимых солей, плотность и агрегатное состояние почв, энергия,-затрачиваемая на почвообразование.

При рассмотрении изменения .содержания гумуса в орошаемых почвах Голодно^ и Каршинской степей использованы материалы по другим мелиоративным системам, где объектом орошения были светлые и типичные сероземы. Это обусловлено недостаточным объемом необходимых вксперементальных данных по изучаемым объектам. Обоб щёны имеющиеся данные по динамике содержания гумуса в орошаемых сероземах за 10 и более лет. Полученные данные показывают, что при современной технике и технологии орошения гумусовое состояние орошаемых сероземов в Голодной и Каршинской степях примерно одинаково.

- Создание автоморфного режима и невысокой интенсивности промывного режима является наиболее целесообразным вариантом как о точки зрения повышения плодородия орошаемых почв, так и затрат водных ресурсов на производство единицы сельскохозяйственной про дукции - продуктивности почв и влияния на окружающую среду. Ухуд шекие качества поливной воды приводит к необходимости усиления промывного режима, снижений продуктивности и содержания гумуса в орошаемых почвах.

Как уже отмечалось, содержание гумуса определяет практически все основные свойства почв.

Увеличение содержания гумуса в почвах в 1,5 раза приведет

к увеличению емкости катионного обмена. Степень увеличения ПЕК .можно оценить, используя данные Волобуева В.Р.

ППК = 4 + 1,9 0,2 Х3 (14)

Здесь ППК - емкость катионного обмена, мг-экв/100 г; X - содержа ние гумуса в почве, ¡6, Хд - содержание илистых частиц,%.

При увеличении содержания гумуса на 40...50 % величина ППК орошаемых сероземов возрастает на 15...20 %.

Содержание микроагрегатов в орошаемых сероземах, по данным обобщения Корольковой Т.И., увеличивается по сравнению с целиной а в 2 раза (отчет НИС МШИ).

Таким образом, регулируя гиДротермический, солевой и питате льный режимы орошаемых сероземов, можно целенаправленно изменять их свойства и плодородие в нужном направлении.

Оценка Биологической обстановки и ее изменение при широком развитии орошения представляет ообой сложную и слабоизученную проблему. Создание гидроморфного режима почти на всей площади орошаемых земель, интенсивный промывной режим и применение высоких доз минеральных удобрений, ядохимикатов и пестицидов привели к сильному загрязнению почв, грунтовых и поверхностных вод. К со жалению, в республике не проводились систематические наблюдения за содержанием загрязняющих веществ в почвах, грунтах и поверхно стных водах и даже в сельскохозяйственной продукции.

Известно, что наибольшую опасность с точки зрения нарушения екологических условий представляют нитраты, источником которых являются удобрения. При интенсивном промывном режиме коэффициент использования азотных удобрений не превышает 25...50%, остальной азот вымывается из почв, накапливаются в грунтовых водах и вместе с дренажными водами поступает в реки. По имеющимся данным, со держание нитратов на 20% площади уже превысило 50...60 мг/л, что значительно выше ЦДК. При этом максимальное содержание нитратов наблюдается при близком (s 2...3 м) залегании уровня грунтовых вод (Якубова P.A.).

Таким образом, при оценке экологического состояния орошаемых земель необходимо учитывать в первую очередь уровень грунтовых вод и интенсивность промывного режима. Для количественной оценки экологической обстановки в работе использованы коэффициен ты негативной реакции на антропогенные воздействия, выраженные в долях от единицы и показывающие долю площади орошаемых земель,

подверженных загрязнению (выражение 12) (Хачатурьян В.X..Айдаров И.П.)

Минерализация поливных вод не входит в явном виде в выражение (12), .она учитывается опосредованно через величину

Используя данные экспериментальных исследований и фондовые материалы, оценим экологическую обстановку на орошаемых землях изучаемых объектов в зависимости от уровня грунтовых вод и величины КИВ. Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что в Каршинской стеш при одинаковом уровне грунтовыхъ вод экологическое положение примерно такое же как и Голодной степи (5К = 0,64...О,70).

Глава 5. Улучшение еколого-ыелиоративного состояния и

повышение продуктивности орошаемых земель Развитие орошения увеличило общее поступление воды в пределы изучаемых геосистем в 2...5 раз по сравнению с природными условиями. Совершенно очевидно, что при таком резком и устойчивом во времени изменении основных средообразущих факторов исследуемые геосистемы не могли сохранить природное динамическое равновесие, а начали эволюционировать, т.е. необратимо изменять свои свойства.

При этом гидрогеологические и геохимические процессы на оро шаемых землях более или менее стабилизировались (уровень и минерализация грунтовых вод колеблются в пределах 2,5___3 м и 5...15

г/л соответственно). Почвенные, биологические и екологические процессы, напротив, далеки еще от завершения. И от того, в каком направлении и о какой интенсивностью они будут развиваться, зависит общее эколого-мелиоративное состояние территорий и еффекти вность сельскохозяйственного производства.

Приведенные в предыдущих главах данные показали, что биологический круговорот на орошаемых землях, несмотря на резкую инте си$нкацшо по сравнению с естественными условиями, не отвечает требованиям рационального природопользования. Во-первых, биологическая продуктивность В < 0,8; во-вторых усиление биологической продуктивности (Б = О,58...О,72) достигается ценой очень высоких затрат водных ресуроов (0® = 10,9 тыс.м3/га по Голодной стеш и 13,0 тыс.м3/га по Каршинской степи). В соответсвии с данными' исследований биологическая продуктивность на уровне Б = 0,58...0,72 может быть в принципе получена при 0*?= 6...7 тыс

м3/га (см.рис.1). Таков нерациональное использование водных ресу рсов связано во многом с качеством поливной воды и гидроморфным режимом, так как поддержание требуемого солевого режима почв в этом случае предопределяет необходимость применения интенсивного промывного режима (см.рио.2). И, наконец, в-третьих, применение высоких оросительных норм сопровождается резким усилением геологического круговорота ухудшением экологического состояния территории и, в частности, водных ресурсов.

При этом полученные данные показывают, что в Голодной степи эколого-мелиоративная обстановка отличается большей пестротой по сравнению с Карпинской степью. Такое положение в Голодной степи является результатом устойчивого гидроморфного режима (Д =2,5... 2,8 м), когда даже незначительные изменения величины оросительных норм или минерализации поливной воды вызывают существенные изменения солевого режима почв, интенсивности влагообмена и др.

Для обоснования целей и задач мелиорации земель необходимо прежде всего определить систему ценностей и объекты воздействия. Система ценностей достаточно точно определена в работах Голованова А.И., Айдарова И.П. и Шабанова В.В. и включает человека и среду его обитания. Такая постановка вопроса означает переход от изучения отдельных массивов орошения к изучению природнодеятель-ностных объектов, т.е. к исследованию процессов взаимодействия природной среды и человеческой деятельности.

Объектами исследований являются в этом случае основные элементы геосистем - почвы, растения, грунтовые и поверхностные воды. В настоящей работе большое внимание уделено почвам, являющим ся основной составляющей частью биосферы. При этом почва рассматривается с трех позиций: как средство, предмет труда в сельскохозяйственном производстве и как объект охраны.

Таким образом, цели мелиорации заключаются в качественном улучшении и расширенном воспроизводстве почвенного плодородия, получении оптимального урожая сельскохозяйственных культур при наиболее рациональном и экономном использовании водных и материальных ресурсов и наименьших отрицательных воздействиях на природную среду (Айдаров И.П., Голованов А.И.). Иными словами, мелиорация - это управление почвенными., гидрогеологическими, геохимическими и биологическими процессами. Такое управление, как отмечается в работах Голованова А.И..Айдарова И.П. не может быть

ограничено территориями отдельных орошаемых массивов, в требует оптимизации мелиоративных режимов геосистем в целом.

Такое региональное мелиоративное регулирование должно включать:

1. Изменение структуры использования орошаемых земель. Исходя из требований улучшения еколого-мелиоративной обстановки, а также потребностей населения в продуктах питания и промышленности в сырье, структуру использования орошаемых земель целесообразно изменить следующим образом - площади хлопково-люцерновых севооборотов уменьшить о 80 до 50 %, площадь кормовых севооборотов увеличить с 5 до 15 %, овощных севооборотов с 10 до 20 % и многолетних насаждений о 5 до 15 %. При этом содержание хлопчатника в хлопково-люцерновых севооборотах не должны превышать 50 -55 % (вместо 70-80 % в настоящее время).

2. Создание автоморфного режима на орошаемых землях (за исключением массивов с пресными грунтовыми водами) за счет уменьшения питания грунтовых вод. Реализация этого мероприятия должна идти по двум направлениям:

- уменьшение площадей орошаемых земель за счет исключения той их части, которая характеризуется неудовлетворительным состоянием (аккумулятивные ландшафты);

- совершенствование технического уровня мелиоративных систем и техники полива.

Однако уменьшение площадей орошаемых земель связано, во-первых, с уменьшением площади сельскохозяйственных угодий и, во-вторых, с необходимостью решения сложных социально-экономических и демографических проблем (переселение, занятость населения и др.) и, по нашему мнению, должно осуществляться с большой осторожностью, по крайней мере в ближайшей перспективе.

Учитывая изложенное , в диссертации в качестве первоочередных мероприятий рекомендуются изменение структуры использования орошаемых земель и совершенствование технического уровня мелиора тивных систем и техники полива на фоне уже существующего дренажа без его усиления. Эти первоочередные мероприятия являются началь ным этапом нормализации эколого-мелиоративной обстановки на оро-шаемкх землях. Они обеспечивают создание полугидроморфного режима, меньшение величин оросительных норм, снижение объема дренажного стока, улучшение мелиоративного состояния и повышение

продуктивности орошаемых земель.

Для решения перечисленных задач и обоснования состава, объ-ма первоочередных мероприятий и очередности их выполнения, обеспечивающих реализацию сформулированных целей, использованы модели, связывающие тепловой, водный, солевой и питательный режимы орошаемых земель с почвенными и геохимическими процессами, проду ктивностью почв и аналогическими условиями (см.главу 2).

Все обоснования выполнены для Голодной и Каршинской степей с учетом изменения структуры использования орошаемых земель, повышения КОД оросительной сети и совершенствования техники полива на фоне существующего дренажа.

Порядок и последовательность расчетов и обоснований системы мелиоративных мероприятий включают:

1. Улучшение экологической обстановки на орошаемых землях (§к) (12).

Из выражения (12) видно, что улучшение экологической обстановки может быть обеспечено за счет снижения 0^, увеличения КИВ и Д.

Связь оросительных норм нетто о минирализацией поливной воды (CQ), уровнем грунтовых вод (Д), минерализацией грунтовых вод (Сг) и засолением почв (CQ) для гвдромор|ных условий отражена в выражении (13).

Анализ зависимостей (12) и (13) показывает, что первоочеред ними мероприятиями являются снижение минерализации полившие вод (Сп) и увеличение КИВ. При этом необходимо иметь в виду, что сни жение минерализации поливных вод возможно в сложившейся ситуации только за счет прекращения применения минерализованных коллек-торно-дренажных вод для полива, которые в настоящее время достаточно широко используются как в Голодной, так и в Каршинской сте пях. В настоящее время минерализация поливных вод по рассматрива емым объектам колеблется от 1,1 до 3,0 г/л. Предельные (минималь ные) значения минерализации поливных вод определяются минерализацией воды в рр. Сырдарье и Амударье и положением рассматриваемых объектов в бассейнах етих рек. Так, для Голодной степи Cß . определяется минерализацией воды в Сырдарье в створе Бвкабада и составляет в настоящее время 1,4...1,5 г/л, для Каршинской степи Сп определяется по створу КМК и'составляет 0,8...1,0 г/л.

Дальнейшее снижение минерализации речных вод связано с ре-

шением межгосударственных проблем, т.е. о переустройством существующих мелиоративных систем в сопредельных государствах (в верхнем и среднем течении рек) и в данной работе не рассматривается

Увеличение коэффициента использования воды (КИВ) связано с повышением КПД системы каналов и совершенствованием техники полива сельскохозяйстеннЫх культур. Опыт мелиорации земель в Средней Азии показывает, что вполне реально достижение КПДС £ о,85 и Штл * 0,95. ' -

Что же касается увеличения А, то это достигается сущствую-щим дренажем.за счет снижения 0® и увеличения'КИВ. Учитывая достаточно большой объем уже существующего дренажа на орошаемых зем лях Голодной и Каршинской степей и негативное воздействие дренаж ного стока на природную среду, считаем недопустимым усиление дре нажа; уменьшение объема дренажного стока необходимо обеспечить за счет снижения и увеличения КИВ. Такая постановка задачи согласуется с требованиями рационального природопользования.

2. Изменение объема дренажного стока можно оценить, используя выражение

и = g + Ф (15)

где g - влагообмен между почвенными и грунтовыми водами. Величину g находим из выражения (9) в зависимости от К; Ф -фильтрацион ные потери в каналах (выражение 10).

При заданных параметрах горизонтального и вертикального дре нажей, известных нагрузке на дренаже и гидрогеологических услови ях несложно определить уровень грунтовых вод.

Для расчетов в работе использованы наиболее простые зависимости (Костяков А.Н.)

0В (1п В/4 - 1)

* - нв - яКф--<1б>

где Н^ - глубина горизонтального дренажа, и; В - расстояние между дренами, м; с1 - диаметр дрен с фильтрационной обсыпкой, м; Кф - коэффициент фильтрации покровных отложений, м/сут; а0~ нагрузка на горизонтальный дренаж с учетом работы вертикального дре нажа, ы0 = и (1 - а), о - доля стока существующего вертикального дренажа в общем дренажном стоке, определяемая по данным экспериментальных исследований.

3. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур на орошаемых землях. Для оценки изменения урожайности сельскохозяй-

ственных культур в зависимости от минерализации поливных и грунтовых вод, величины Ор , глубины грунтовых вод, засоления почв и доз внесения минеральных удобрений использованы зависимости (3), (5).

4. Обеспечение накопления запасов гумуса в орошаемых почвах. Оценка изменения содержания гумуса в почвах производится с использованием зависимостей (4) и (5).

Результаты расчетов приведены в таблицах 10 и 11.

Таблица 10

Результаты прогнозных расчетов изменения эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель Голодной степи

Показатель КПД сети 0,72 КПД сети 0,80 КПД сети 0,85

КПД техники подива

0,52.. ..0,71 0,80 0,95 0,52.. 0,71 0,80 0,95 0,52.. 0,71 0,80 0,95

1 2 á 4 5 & 1 8 Í» 10

Экономия

водных pe- J60. 208 241 452 452 452 567 567 567 сурсов, 170 "550" ТТО "4TÜ" 470 "59Ü" 590 ~5W

млн.ы

Прирост

орошаемых 10,0 16,0 17.9 37,1 37,1 37,1 49,5 49,5 49,5

земель, _________

тыс.га

Прирост

производст- 1.35 1,42 1,47 1,64 1,64 1,64 1,75 1,75 1,75 ва продук- ТГЖ "7745" "TTF0 1757" "ТГБТ f7%Т V7F Тл§" Í778 ции, в том

числе продо- 0,55 0,57 0,59 0,66 0,66 0,66 0,70 0,70 0,70

вольотвия и 1,10 UW 1,20 СзЗ" 1,32 ТТзГ 1,42 1,42 Í732" кормов

Производст- 0,80 0,85 0,88 0,98 0,98 0,98 1,05 1,05 1,05

во хлопка- 1Щ (ЗТ^г H¡7W "ОТ" T57ÍT ОЛТ "Ü735 ТГ,W 67% сырца

Объем дрена- 1248 974- 729 1130 841 566 1040 736 520

хного стока, 1200 "533" 7Ш" 1080 80Ü" "540" 1000 "TÍO" "420" млн.м

Изменение

содержания 1,09 1,10 1,11 1,11 1,11 1,11 1,11 1,11 1,11 гумуса в 1,11 1,12 ТТТТиГ 1,13 1,13 1,14 1,14 1,14 почве Г

Примечание: в числителе без изменения структуры использования земель, в знаменателе - с изменением структуры использования земель.

Таблица 11

Результаты прогнозных расчетов изменения вколого-мелиоративного состояния орошаемых земель Каршинской

степи

Показатель КПД сети 0.83 КПД сети 0,85

КПД техники полива

0,58.. ..0.74 0,80 0.45 0,58.. 0,74 0,80 0,95

Экономия водных ресурсов, ылн.м "1Й" 519 537 "570" 634 "575" 634 "575" 645 Т90

Прирост орошаемых земель, тыс.га ЖЗ- 38,7 АкА. 46,4 47,5

Прироот производства 1,82 с/х продукции 1,89 в том числе продо- 0,73 вольствия и кормов 1,32 1,82 0.73 1|Э2 1.85 Ш 0,73 1152 1.89 тж 0,73 1,32 1,89 1.89 0.73 1.32 1,86 1.89 0.73 1.32

Прирост производства 1,09 хлопка-сырца 0,57 1,09 ¿>157 1,09 й\ы 1,09 0,57 1,09 0,57 1.09 0^7

Объем дренажного стока, млв.м 1681 1560 1326 1250 807 1Ш 1638 1540 1220 1150 755 700

Изменение содержания гумуса в почве Г 1,зо 1.30 1,30 1,30 1.30 1,30

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Современные ландшафты Средней Азии и, в частности, Узбекистана, представляют собой продукт длительной эволюции, совместного действия многочисленных природных процессов, имеющих разные временные и пространственные масштабы. Широкая антропогенная деятельность резко нарушила практически все естественные процессы; изменила режим постоянных и временных водотоков основных речных систем Средней Азии, многократно усилились геохимические потоки за счет вовлечения в активный круговорот огромной массы солей, ранее "захороненных" природой; в пределах орошаемых массивов и прилегающих к ним территорий изменился микроклимат, почвенные, биологические, гидрогеологические и экологические процессы. Постепенное накопление в природной среде Средней Азии неблагоприятных явлений переросло в последние годы в кризисную ситуацию. В сложившихся условиях улучшение вколого-мелиоративного состояния и повышение продуктивности орошаемых земель Узбекистана является одной из важнейших народнохозяйственных проблем.

2. Принятая в работе методология исследований, основанная на ландшафтном подходе и анализе деятельностно-природных систем, позволила организовать и выполнить комплексное изучение эволюции природных ландшафтов при широком развитии орошения, выявить причины ухудшения еколого-мелиоративной обстановки и сформулировать основные направления и пути выхода из кризисной ситуации.

3. Основные причины ухудшения еколого-мелиоративной обстановки и низкой продуктивности орошаемых земель заключаются не в дефиците водных ресурсов, как ето часто представляют, а в нерациональном использовании водных и земельных ресурсов, которое сопровождается коренным изменением природных ландшафтов, созданием гидроморфного режима на орошаемых землях,усилением геохимических потоков, засолением земель и ухудшением режима и состояния водных источников. В этих условиях подача в регион дополнительных водных ресурсов за счет переброски стока из других бассейнов нецелесообразна.

4. Основными направлениями дальнейшего развития орошаемого земледелия, обеспечивающими улучшение еколого-мелиоративной обстановки и повышение продуктивности, являются:

- изменение структуры использования орошаемых земель. Исхо-

дя из требований улучшения эколого-мелиоративной обстановки, а также потребности населения в продуктах питания и промышленности в сырье площади хлопково-люцерновых севооборотов и содержания в них посевов хлопчатника необходимо уменьшить в 1,5 -2 раза и увеличить соответственно площади овощных и кормовых севооборотов и многолетних насаждений;

- создание автоморфного режима, на орошаемых землях с целью исключения причин вторичного засоления почв, уменьшения промывно го режима и величин оросительных норм. Реализация этого мероприя тия должна идти по двум направлениям; уменьшение площади орошаемых земель за счет исключения из оборота тех их частей, которые характеризуются наиболее неудовлетворительным состоянием (аккумулятивные ландшафты) и совершенствование технического уровня систем и техники полива.

5. Учитывая, что уменьшение площади орошаемых земель связано с необходимостью решения сложных социально-экономических и демографических проблем (переселение, занятость населения г др.) в качестве первоочередных мероприятий рекомендуются изменение структуры использования орошаемых земель и совершенствования тех ники и технологии орошения. Эти первоочередные мероприятия обеспечивают создание полугидроморфного режима на орошаемых землях на фоне существующего дренажа без его усиления за счет повышения КПД оросительных каналов и совершенствование техники полива. Соз дате полугидроморфного режима на орошаемых землях позволяет они зить величины оросительных норм, объем дренажного стока,улучшить мелиоративное состояние и продуктивность орошаемых земель. При этом наибольший вффект как в сфере экологии, так я в сфере эконо мики достигается при одновременном изменении структуры использования орошаемых земель и совершенствовании техники и технологии орошения.

6. Эффективность предлагаемых рекомендаций подтверждается результатами внедрения на орошаемых землях Голодной и Каршшской степей на площади 150 тыс. и 300 тыс.га; экономия водных ресурсов составила 400 и 650 млн.м3, урожайность с/х культур повысилась на 15 и 13 Ж соответственно.

7. Направления дальнейших исследований по рассматриваемой проблеме'должны включать;

- оптимизацию мелиоративных режимов орошаемых земель в раз-

личных зонах;

- обоснование площадей и очередности сокращения земель с учетом экологических, социально-экономических и демографических последствий и постепенного перехода на частное землевладение;

- решение проблемы улучшения качества воды в основных источниках орошения на основе межгосударственного сотрудничества в масштабах Средней Азии.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих ра ботах автора-

1. Улучшение еколого-мелиоративного состояния и повышение продуктивности орошаемых земель Узбекистана. /Монография/. М. 1994, (8,84 п.л.).

2. Выбор оптимальных технико-экономических решений при обосновании мероприятий по борьбе с засолением орошаемых земель. /Научные труды МШИ/. М. 1976, N 40 (0,4 п.л. в соавторстве).

3. Проект внутрихозяйственной лотковой оросительной сети в хозяйстве хлопкового направления. /Метод, указания по курсовому проектированию/. Ташкент, 1983. (3,5 п.л. с соавторстве).

4. Зависимость урожайности сельскохозяйственных растений от водного режима почв. /Труды Андижанского института хлопководства/. Андижан, 1984, N 130 (0,3 п.л. в соавторстве).

5. Связь водного и солевого режимов орошаемых земель. /Труды Андижанского института хлопководства/. Андижан, 1984, N 130 (0,6 п.л.).

6. Технические средства для полива по бороздам. Гидротехника и мелиорация, 1984, N 8 (0,8 п.л. в соавторстве).

7. Прогрессивная технология полива. Сельское хозяйство Узбекистана. 1988, N б (0,4 п.л. в соавторстве).

8. Техника полива на севооборотном массиве. Хлопок, 1989, N 3 (0,4 п.л. в соавторстве).

9. Как улучшить еколого-мелиоративное состояние земель. Экономика и статистика. 1994, N 8-9 (0,4 п.л.).

10. Анализ вколого-мелиоративного состояния орошаемых земель. Сборник докладов научной конференции ТИИИМСХ, 1994, (0,2 п.л.).