Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Водно-солевой режим почвогрунтов предгорно-наклонной равнины Заилийского Алатау

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Водно-солевой режим почвогрунтов предгорно-наклонной равнины Заилийского Алатау"

КЫРГЫЗСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. К.И.СКРЯБИНА

Hat правах рукописи

НУРСЕИТОВ Жаныбек Тусупбекович

ВОДНО-СОЛЕВОЙ РЕШ ПОЧВОГРУНТОВ ПРЕДГОРНО-НАКЛОЯНОЙ РАВНИНЫ ЗАИЛИЙСКОГО АЛАТАУ

Специальность 06.01.02 МЕЛИОРАЦИЯ. И ОРОШАШОЕ ЗШЛЕДЕЛИЕ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Б'ЛШКЖ - 1991

Работа выполнена в казахской научно-исследа.а.агельсвол институте водного хозяйства.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: -

кандидат геолого-минералогических наук [Б.М. АБРАМОВИЧ

заслуженный ирригатор Узбекской ССР, доктор технических наук, профессор Ф.М.РАХИШЕВ.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ВНИИКА мелиорации Л.К.ГОССУ.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ - институт "КАЗГИПРОВОДХОЗ"

Защита состоится -Со часов

опт

1991 года

на заседании Специализирвванного совета К 120.77.07 при Киргизской ордена "Знак Почета" сельскохозяйственном институте имени К.И.Скрябина по адресу: 720453, ГСП, г, Бишкек, ул.Кошунистическая, 68.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан

1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета , ГЬ ^

кандидат технических наук В.Ф.ТАГ1АЗА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время освоение орошаемых земель включает использование все более слоеных массивов, засоленных или склонных к засолению, требующих специальных мелиоративных мероприятий, что предъявляет повышенные требования к их научному обоснованию. Отличительной особенностью мелиорации орошаемых земель Казахстана на современном этапе является специфика его при-родно-мелиоративных условий. В республике значительная часть засоленных территорий приходится на предгорную зону и межгорные впади- ' ны. Только в предгорной зоне Заилийского Алатау их площадь составляет более 600 тыс.га, из них 394 тыс.га в зоне распространения гидроморфннх почв. Однако исследований по освоению засоленных земель предгорно-нанлонной равнины Заилийского Алатау и созданию условий, обеспечивающих их эффективное использование, проведено недостаточно. Здесь наиболее остро стоит проблема эффективного регулирования водно-солевого режима почвогрунтов и их мелиорация при орошении. В связи с этим, для улучшения плодородия почв необходимы экспериментальные исследования по комплексному изучению процессов формирования водного и солевого режимов и балансов орошаемых земель.

Этим определяется актуальность разрабатываемой темы, направленной на обоснование рационального мелиоративного режима, обеспечивающего благоприятный водно-солевой ре«ии почвогрунтов и получение гарантированных урожаев.

Цель работы. Разработка оптимального мелиоративного режима орошаемых почвогрунтов предгорно-наклояной равнины Заилийского Алатау на основе исследования и регулирования водно-солевого режима почвогрунтов а период освоения.

Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые де-

сально выполнены комплексные исследования по изучению процессов формирования водно-солевого режима почвогрунтов предгорио-наклон-ной равнины Заилийсного Алатау в условиях установившегося и неустановившегося движений влаги и солей. На основании экспериме.таль-ных и теоретических исследований установлены закономерности изменения водно-солевого режима орошаемых почв, динамика уровенного и гидрохимического режимов грунтовых вод. Оценена роль ежегодных профилактических промывок в формировании солевого режима почвогрунтов в ротации севооборота.

Практическая ценность заключается в том, что разработаны научно-обоснованные рекомендации по регулированию водного и солевого режимов орошаемых земель и рациональному использованию оросительной воды.

Степень достоверности и обоснованности результатов. В работе обобщены результаты научных исследований за 1986...1989 гг. Все полученные данные статистически обработаны. На основе комплексных полевых опытов с использованием математического моделирования проведены расчеты оптимального мелиоративного режима в зависимости от определяющих его факторов. Выводы и рекомендации, изложенные в диссертации обоснованы строгим гвдродинамяческим анализом результатов натурных опытно-балансовых исследований и количественного прогноза водно-солевого режима почвогрунтов.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований евегодно докладывались на Ученом совете КазНВДВХ (198?... 1990 гг.), научно-преподавательских конференциях КазСХИ (198?... 1989 гг.), на.Всесоюзной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов КазСХИ (г.АлмагАта,1989)?

По теме диссертации опубликовано 5 статей. •

Реализация работы. Основные результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены в совхозе "Тескенсуский" Чилийского района Алма-Атинской области на площади 40 га.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения,шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Изложена диссертация на 177 страницах машинописи, в том числе со-деркит 22 рисунка и 51 таблицу. Список использованной литературы включает 151 наименование, приложение,- содержит 26 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен обзор литературы посвященной проблеме изучения' и создания благоприятного водно-солевого режима почвогрун-тов. Выделены основные концепции и взгляды о допустимых пределах регулирования водно-солевого режима орошаемых земель. Дан обзор математических иоделей применяемых для расчета передвижения солей в условиях орошения. Обоснована необходимость постановки экспериментальных исследований по выбранной теме.

Во второй главе изложена характеристика природных условий мае-« сива. Рассматриваемый массив занимает Южную кромку йлийской впадины. Юкной границей являются предгорные ступени хребта Заилийского Алатау, северной - урез Капчагайского водохранилища. На востоке эта часть впадины отделяется резким сужением между горами Богуты и Ка-тутау,а на западной - приподнятым меадуречьем Таргап-Каскелен.

. Территория характеризуется резко континентальный климатом, активным ветровым режимом, малы« количеством осадков в летний период и высокой испаряемостью'. Опытный участок, где проводились исследования, расположен на территории совхоза "Тескенсуский", в верхней части прндгорно-наклониой равнины. Почвы здесь лугово-серо^емные, по механическому сол'аву н основном среднесуглинисп' •• Содерпние фи-

аичесной глины в 3-х метровом слое колеблется от 30 до 45 Коэффициент фильтрации 0,2 и/сут; плотность сложения почвогрунтов колеблется в пределах 1,19... 1,6 г/смэ, удельная масса в пределах 2,6...2,8 г/см3. Максимальная гигроскопичность колеблется в пределах ?,2...6,0 % объема почвы; наименьшая влагоёмкость в пределах 23...2? % объема.

До строительства коллекторно-дренашюй сети (1985 г.) грунтовые воды залегали на глубине 1,0. ..1-,5 и с минерализацией 42,3 * 3,5 г/л (весна 1985 г.). Тип химизма сульфа'тно-иагниево-натриевый. Сумма солей в почвогрунтах в исходном состоянии составляла 2,3... 1,17 %. Тип засоления сульфатно-натриевый.

По данным глубокого бурения участок сложен средними суглинками мощностью 30 м, с прослоями супесей до глубины 13 м и подстилаются гравийио-галечником с песчаным заполнителем. Подземные напорные воды, залегающие в гравийно-галечниках'имеют минерализацию около 2 г/л.

Двухслойность диалогического строения грунтов, иапорность подземных вод в никнем водоносном горизонте, обусловленная пригоном извне, восходящее движение их в покровную суглинистую толщу к испаряющей зоне аэрации и юс совокупность4раскрйают генетическую' сущность и "механизм" природного соленакоплении, что с избыточным накоплением солей в почве обусловливает неблагоприятную мелиоративную обстановку.

■ Статистическая обработка опытных данных покивала, что почвен-номелиоративные и гидрогеологические характеристики имеют нормальный закон распределения.

■ Обоснование типичности опытного "участка для рассматриваемого Массива осуществлено с помощью математической модели, позволяющей установить количествегую меру зходства с,доживаемых объектов (Ша~

банов, Рудаченко,19?1). Расчеты показали, что "массив" и "опытный . участок" идентичны с вероятностью Р s 0,ô5.

В третьей главе изложены условия и общая методика проведения исследований. За основной метод исследования принят анализ водного и солевого балансов опытного участка с целью установления количественных связей между отдельными элементами, выявления основных закономерностей переноса влаги и солей в почввх: (Аверьянов,1965; Айдаров, 1985). Здесь же приводятся результаты исследований водно-солевого режима почвогрунтов в естественных условиях и в период капитальных промывок.

Режимные наблюдения (1986...1987 гг.) за динамикой солевого режима почв в естественных условиях выявили, что имеет место сезон-но-необратимый процесс засоления в разрезе года. Наибольшее накопление солей происходит летом. Специфический характер сезонного накопления солей объясняется особенностями водного режима. Как покь аали расчеты в рассматриваемых условиях икает место интенсивный влагообиец ( + ^ ). Для активного воздействия на солевой режим почвогрунтов необходимы капитальные промывки.

Опытная промывка проводилась на площади 5 га на фоне глубокого открытого горизонтального дренажа с параметрами: междреньв 200 и, глубина дрен 2,8. ..3,0 и. Промывка проводилась в два этапа (осень-весна, 1986. ..1987 гг.). После завершения промывных поливов,засоление в верхней метровом слое снизилось до уровня среднего (0,3... 0,6 % по сумме токсичных солей), что позволяет считать мелиорируемые почвы, при сульфатном типе засоления, опресненными до пределов позволяющих возделывать культуры-освоители. После опускания грунтовых вод на исследуемом участке произвели летний посев люцерны.

В четвертой главе изложены результаты полевых исследований по изучению процессов формирования водно-солевого режима промытых эе-

Ê

lUIAH 0ШТ1Ш) У ЧАСАМ

Д-2

□

25 м

SO м

75 м

ÍOO M

□

©

Ir пала I (P.O.-85! HB У II- пме г (P.O.-75* НБ ) о - пьаааиатры ,

в- «уст пьеэиатраа

1

Д1

6- аларная скважина Х- места садевай съемки X« и пасла прамыаки

О- аачааниая плацадм

РИМ

к

X

X

мель в условиях эксплуатации. С целью изучения формирования и регулирования водно-солевого режима почвогрунтов ставилась задача исследовать влияние порога предполивной влажности почв на динамику солевого режима» запасов солей и на урожайность люцерны. В связи с этим, в наших опытах было организовано орошение люцерны на фоне двух режимов орошения 85 и 75 7° от НВ. Каждому варианту опыта на промытой участие было выделено поле размером I га (62,5 х 160). Участки располагались на расстоянии 20 м друг от друга, чтобы они не оказывали влияния друг на друга при проведении поливов я в то же время имели бы достаточную однородность почвенного покрова.Наб-лвдения за динамикой водного и солевого режимов в период вегетации, а также учет урожая выполняли на специально выделенных на орошаемых полях почвенных площадках размером 8 х 8 м, размещенных На различных расстояниях oí дрен (Рис.1).

Оборудование опытного участка проводилось с учетом независимого измаренйя'всёх составляющих водного и солевого балансов.

Режим грунтовых вод опытного участка

Устройство на опытном участке глубокого горизонтального дренажа привело к сработке вапасов сильноминерализованных грунтовых вод, снизило их бытовой уровень до 2,0...2,5 м. В целом эти изменения обусловила снижение минерализации грунтовых вод. Изучение динамики уровня и минерализации грунтовых вод проводили по двум пьезометрическим створам.,-заложенных на глубину 3...4 м. Пьезометры установлены на расстоянии 25.'.50 , 75 и 100 м от_осей дрен. Наблюдения показали, что режим (УГ.В)г.урэ«)я грунтовых вод на опытном участке характеризуется вёсаяяим bhgokbm и осенним низким уровнем, в середине-меядренья уровень грунтовых вод располагался выше, чем в придренной полосе, что обусловлено неравномерностью поля ,'скорос-

твй фильтрации. Режимные наблюдения выявили, что колебания УГВ сопровождается изменением их минерализации. Высокая минерализация (18 г/л) отмечается весной, к осени наряду со снижением УГВ происходит снижение их минерализации (13 г/л), что связано с влиянием ' поливных вод, напорных вод, а также выносом солей дренажом. В целом уровенный и солевой режим грунтовых вод формируется в результате интенсивного водообмена с подземными водами и испарения.

Корреляционно-регрессионный анализ свяаи УГВ с минерализацией показал, что между ними существует обратная линейная связь ( X = -0,85). Судя по коэффициенту детерминации ( о(,ха= 0,72) 72 % изменений минерализации грунтовых вод связано с изменением их глубины. Уравнение связи УГВ с их минерализацией имеет вид:

Анализ режима грунтовых вод показал, что их режим характеризуется четкой связью с ирригационно-хозяйственными факторами (дренаж, испарение).

.Наиболее сложным и трудоемким является измерение суммарного испарения. В качестве контроля нами были использованы данные по суммарному испарению с люцерны в зависимости от глубины залегания грунтовых вод, полученные Государственным гидрологическим институтом в условиях предгорной зоны Заилийского Алатау (1985). Для расчета суммарного испарения ГГИ (1985) был1 использован тепловодно-балансовый метод. Сравнение измеренных величин суммарного испарения с теоретическими осуществлялось с помощью расчетных зависимостей: С.И.Харченко, (1968): Е = 0Р + Ос л\*/„ + К-Х , (I)

Н = 2,92 - 0,046 и

Расчет суммарного испарения

В.С.Мезенцев (1973): Г.С. Ефимов (1970): ■■

(2) (8)

Результаты сравнения (Табл.1) экспериментальных и теоретических расчетов показывают,что определение суммарного'испарения с поверхности поля в оптимальных мелиоративных условиях иохно орущест-влять по методике С.И.Харченко (1968). Формула В.С.Мезенцева (1973) дает завышенные результаты в сравнении с контролем до 28 ¡8, что по-видимому связано с применимостью stoß зависимости для степ-

ной зоны.

Таблица I

Суммарное испарение с люцерны по годам исследований, мы

—Г

Годы

FEH контроль

C.II,

Харченко

*

B.C.

Мезенцев

Г. С.

Ефимов!

1987 (П. ..X)

Поле I 569,8. 634,74 +11,4 691,0 +fl|(S 618,9 +10,9

(Р.0.-85 £НВ)

Поле 2 . 620,90 614,25 -1,08 683,29 +#,0 574,5 -7,5.

1988 (1У. ..X)

Пола I 892,8 952,31 +6,7 1000,96 +12,1 886,1 -Ю,1

Поле 2 894,1 892,94 -0,13 994,10 +11,18 820,4 -9,0

1989 (1У. ..X)

Поле I 890,6 ■ 901,58 +1,23 1147,9 +28,9 952,8 +7,0

Поле 2 893,4 807,68 -9,87 1144,44 +28,89 809,3 -10,4

Результаты расчетов суммарного испарения по зависимости Г.С. Ефимова (1970) отличаются от контрольных в пределах 10 %, что является удовлетворительным, поэтому эту зависимость ыоено использовать в первом приближении. .

Общий водный баланс опытного участка

Для прогноза мелиоративного состояния орошаемых зст.-ель необходимо составление водного баланса территории. В ослову зодобслян-сового.расчета полонено уравнение С.Ф.АЕпрьянова (1978):

Ор + Ос-Е + Сп-О^-С^Р-Ар* , (4)

где: «Ш,,- общее изменение влагосодержания в расчетной балансовой сдое, им; - водоподача на орошение, ш; 0С - атмосферные осадки, мм; £ - суммарное испарение, ш; 0-0 - разница между подземным притоком и оттоком, им; С^- поверхностные сбросы; ^ Р - влагсобмен между грунтовыми й подземными водами, мм; Ау-дренажный сток,мм; фк- фильтрационные потери, ш. '

В виду незначительных размеров опытного участка, принято,что

ф )

подземный приток в виде транзитного потока полностью компенсируется оттоком {Аверьянов, 1978)..

Участковая распределительная сеть представлена железобетонными лотками, поэтому величину ф'можно не учитывать. Поверхност-

К *

ных сбросов ( Се) на опытном'участке не было. Поэтому уравнение общего баланса можно представить-в-упрещенной форме:

Ор + Ос-Е ±Р-АР , (5)

Изменение запасов влаги в балансовом слое определяли по пряный измерениям влажности за периоды исследований (1987...1989 гг.). Водоподача (Ор) определена на основе замеров по водосливам. Атмосферные осадки (Ос) приняты по. данным иетвоствнцт "Чилик"» Величина напорного питания определена.расчетным методом по данным пьезометрических наблюдений.

Дренажный сток определяли гидродинамическим методом на основе данных о параметрах водоносного пласта, динамики уровня грунтовых год и уровня воды в дренах (Аверьянов, 1959). Результаты водобалан-совых исследований приведены в табл. 2.

г Как показали.расчеты, водный баланс в целом складывается отрицательный, что должно было привести к аккумуляции солей. Олсдо-•вагелько, необходимо гредусиот^егь увеличение оросительной нормы

для обеспечения промывного режима орошения. : Водный баланс опытного участка

Таблица 2

Элементы баланса Приход, им Расход, мм

Годы °Р j Р I 1 S 1 Е | A, jz jC U

1987 г. (71...I): Поле I 524,0 102,0 Поле 2 463.5 102,0

1988 г.(IT...X)

Поле I 697,0 170,0 Поле 2 621,0 170,0

1989 г.(17...X)

Поле I 715,5 125,0 Поле 2 600,5 125,0

71,01 697,01 569,8 96,5 666,80 1,89 +80,71

85,7 651,2 620,2 124,1 744,3 1,82 -93,1

110,9 977,9 092,8 143,6 1036,4 2,0 -58,5

122,2 913,2 894,1 167,2 1061,3 1,85 -148,1

116,7 957,2 890,6 137,5 1028,1 2,04 -70,9

124,7 850,2 893,4 165,8 1059,2 1,86-209,0

Солевой баланс опытного участка

Солевой баланс составлялся на основе общего водного баланса (Аверьянов, 1978; Айдаров, 1985). Расчет солевого баланса 3-х метровой толщи почвогрунтов проводили по уравнении, которое в упрощенной форме выглядит следующим образом:

Gtf+<ip-GA , (6)

где: «Q- изменение запасов солей в балансовом слое, т/га;

(Ц- количество солей, внесенных оросительными водами,т/га; £тр~ количество солей, поступивших с напорными водами,т/га; количество солей, отведенных дренажем, т/га.

Минерализация оросительной воды в среднем составила 0,75 г/л. Минерализация подземных вод - 2,0 г/л. Минерализация дренажных вод - 6,0 г/л;

Учитывая особенности работы горизонтального дренажа и формирования минерализации дренажного стока в условиях напорного питания, эффективность рассоляющего действия горизонтального дренажа оценивается той его частью, которая формируется за счет инфильтра-ционного питания (Аверьянов,1956; Айдаров, 1985).

Расчеты показали, что внутреннее питание составляло в среднем около 80 $ от общего дренажного стока. Расчеты солевого баланса до уравнению (6) приведены в табл.3. Солевой баланс рассчитывался также по методике Д.М.Кац (1967):

= -/сог Ь; +-»о^} (?)

где": £ - запасы солей в балансовом слое, т/га; запасы со-

дей в зоне аэрации, т/га; &г- запасы солей в грунтовых водах, */га. Расчет солевого баланса 3-х метровой толщи почвогрунтов приведен в табл.3.

Таблица 8

Солевой баланс опытного участка, т/га

Годы • 1 По общему водному балансу По изменению запасов солей

Приход Расход В зоне аэрации, А$Ч В грунтовых водах, "* л £г

Стер | Ьр А*

^87 г. (У1...Х)

Поле I 3.93 1,42 4,38 +0,97 -56,9 -2,9 -59,8

Доде 2 3,48 1,71 5,50 -0,31 +41,5 -11,1 +30;4

1988 г. (1У...Х)

Роде I 5,22 2,22 6,42 ♦1.02 +88,1 -48,9 +39,2

Поле 2 4,65 2,44 7,07 +0,02 +71,9 -46,66 +25,24

1?89 г. (1У..Л)

Поде I 5,57 2,33 6,17 +1,53 +81,12 -33,91 +47,21

Поле 2 4,50 2,49 6,96 +0,03 +75,8 -43,72 +32,08

Поле / /п.м3/га

апрель май июнь июль август сентябрь октябрь

Поле 2 т,м3/га

апрель май. июнь июль август сентябрь октябрь

РИС.2'.' ¿ЩШШКА ВОДНО-СОЛЕВОГО РШШ ПО'З В ЕЕГЕТАЩОННЫЙ ПЕРИОД,-ГЭВ9Г.

14

• ■ - *

Солевые балансы составленные независимыми методами соответствуют водному балансу, при отрицательном сложившемся-водном балансе наблюдается положительный баланс солей. Солевые балансы в достаточной мере характеризуют направленность процесса засоления с количественной стороны.

Динамика водно-солевого режима почв опытного участка

Результаты наблюдений 8а солевым режимом почв показали,что он самым тесным образом связан с водным режимом (суммарное испарение, сроки и нормы поливов),В результате при разных порогах предполетной влажности почв было создано два фона засоленности (Рис.2). На варианте с режимом орошения 85 $ НВ солевой режим в течении вегетации складывается по,типу относительно стабильного. При режиме орошения 75 % НВ солевой режим складывается по типу сейонно-необрати-мого засоления. Анал"з режимных наблюдений показал,что основное накопление солей в орошаемых почвах происходит после окончания вегетационных поливов. Солэвой режим почв в годовом разрезе складывается по типу сезонного засоления,так как за осенне-зимний период происходит накопление солей в почвогрунтах, что объясняется увеличением восходящего тока влаги от .минерализованных грунтовых вод в максимально охлажденную чзону аэрации (Лебедев,197б).Для ликвидации накапливающихся солей необходимо предусмотреть ежегодные профилактические промывки, устраняющие угрозу вторичного засоления. ; Связь водного и солевого режимов почв опытного участка

Для оценки динамики солей в зоне аэрации, необходимо рассчитать величину влагообмена мевду почвенными и грунтовыми водами.Данную величину определим на основе уравнения баланса поверхностных и почвенных вод :

\ А \х/п = Ор Ч- 0С - Ё ± ,

где: * К- изменение запасов влаги в зоне аэрации за вегетацию, им', Ср - оросительная норма, мм; 0С - атмосферные осадки, мм; £ - суммарное испарение, мм; £ - влагообмен меаду почвенными и грунтовыми водами, мм.

Составляющая баланса * Ц , Ср , Сс и Б определены независимо по разности. Результаты расчета баланса поверхностных и почвенных вод приведены в табл.4.

■ Таблица 4

Баланс' поверхностных и почвенных вод опытного участка

Показатели

Элементы баланса , мм

! 'Изменение запасов солей в слое, т/га

Годы

О,

I ^ I ! I

V 1 I Е I *щ.п

O...IOO см

0...200 см

1987 г. (У1...Х)

Поле I 524,0 102,0 569,8 138,64

Поле 2 463,5 102,0 620,9 -36,0

1988 г. (1У...Х)

Поле I 697,0 170,0 892,8 +51,1

Поле 2 621,0 170,0 894,1 +31,5

1969 г. (1У...Х)

Поле! 715,5 125,0 890,6 +35,45

-17,55 +19,4

+76,9 +134,6

-5,4 +13,3

+10,14 +12,59

85,55 . +5,66

Поле 2 600,5 125,0 893,4 +32,60 ^200,5 +20,95

-82,7 -51,5

+27,50 +4,71

+6,34 +17,97

Анализ баланса поверхностных и почвенных вод показал, что в рассматриваемых условиях имеет аесто интенсивный влагообмен. Изменение влагообмена меаду почвами и грунтовыми водами сопрововдает-ея изменением запасов солей в яочвогрунтах.

: Влияние водно-солевого режима почв на урожайность люцернц

Разные поливные нормы и мекполивные периода оказали существенное влияние'как на засоленьость почв, так и на урожайность Л-цер-

ны. Данные по урожайности люцерны статистически обработаны по схеме дисперсионного анализа (Доспехов,1973),

Дисперсионный анализ показал, что нулевая гипотеза о равенстве отвергается (Рф > Рт). Разность между вариантами существенна на 5 %-ном уровне значимости. Судя по урожайности, режим орошения - 85 % от HB в наибольшей мере соответствует требованиям регулируемого типа водного режима почв.

Корреляционно-регрессионный анализ связи урожайности люцерны и количества запасов солей в почвах показал, что мекду ними существует обратная линейная связь:

У = 836 - 1,806 X ( t = -0,976 * 0,507 )

Судя по коэффициенту детерминации ( ct*se 0,952) примерно 95 % случаев снижения урожая люцерны связано с засолением почв. Коэффициент регрессии ßw= (-1.806 * 1,01) ц/га показывает,что увеличение содержания токсичных солей на I т/га соответствует снижению урожайности люцерны на Г.806 ц/га.

В пятой главе приводятся результаты прогнозных расчетов по оценке изменения водно-солевого режима орошаемых почвогрунтов.

Для научно-обоснованного установления величины промывного режима орошения, учитывая сложность этого процесса, за основу расчета принята однопараметрическая математическая' модель (Аверьянов, 1978): ^

1t 70 ~цхг "Ix '

где: И.- содержание солей, % t - время, сут.; • х - расстояние, мм; У - фактическая скорость движения води, и/сут.; -

р

коэффициент конвективной диффузии, г-г/сут.'

- В рассматриваемых условиях прогноз годно-солев'ого режима .почвогрунтов выполнен по сумме токсичных солой (Айдаров, Голованов, t.982; BGH, 1986).

Используя данные режимных наблюдений (1986... 1989 гг.) были определены значения гидрохимических параметров. Для расчета параметров среды как при установившемся, так и неустановившемся, движении влаги и солей применяли решения С.Ф.Аверьянова (1965), Г.П. Шапинсной (1969) и С.М.Голубева, Е.Х.Хачатурьяна (1987). Расчеты понавели, что средневзвешенная величина коэффициента гидродисперсии для условий опытнохчэ участка равна . Л = 0,65 м. Для оценки полученного параметра ( Д. ), на основе данных полевых исследовр-ний по промывкам почв и орошению были пррведены эпигнозные расчеты водно-солевого режима почвогрунтов. Сопоставление расчётных и фактических данных по перераспределению солей в почвогрунтах показало их удовлетворительную сходимость, что указывает на досговер-? ность параметра среды ( Д ) и возможность использования его для обоснованных прогнозов водно-солевого режима {рис.3).

Расчеты гидродинамическим методом позволили установить для данных природных условий оптимальное соотношение восходецего и нисходящего потоков влаги в зоне аэрации V = 0,9 (Аверьянов,1978), обеспечивающие требуемые показатели по влажности и засоленности в зоне аэрации. Тогда формула для расчета погребной годовой оросительной нормы выражается следующей зависимостью:

Е - Ос. =^8-©*', (10)

где: Уг,- потребная годовая оросительная норма, ми; V- влагооб-ыеи, мм; Е - суммарное исла^ниа, мм; 0С - осадки, им.

Коэффициент 1.11 выражает потибную интенсивность промывного режима орошения. Расчеты показали, что для л>да 75 % обеспаченнос-*и, при среднегодовом уровне зялегаиия грунтовых вод 1,5; 2,0; 2,5 '1 3,0 и потребные годовые оросительные нория ( О^ ) додш! роотавиг* соответственно 919,0; 681,0; 868,0 о 852,0 ии.

Рис.3 Сопоставление расчётных и экспериментальных данных

по. перераспределению солей в почвах: - 1-расчетное относительное содержание солей,после прс-V швок I гоца.

2-т»же,' при орошении-лпйерны- 85« НВ ( I год )

3-твже4 при ореиении люцерны- 751? НВ ( I год >

—ш............. 0.6....."~7л ......

р

4о йо-

М-

т

0.6 -4—

Х- 5

е«

Рис.4 Прегнсшюе со^ергэнке солгй в почвах при: ' I- при Ор = 852 >тЛг= Згх ' ' 2- при • ёес .кя, к,* 2,8ц. 3- .при 0/ = 881 ни, 2з? •4- при 519 мм, I ;5ы> Э - дскр сг.гчкй <втч.о*'ятыготего звселения вочв.

Расчеты по формулам для установившегося и неустановившегося движений влаги и солей показали, что фактическая оросительная нор-

в годовом разрезе при УГВ от 1,5 до 8 и. Расчетные оросительные нормы обеспечивают благоприятный солевой режим. Наши расчеты показали, что промывной режим орошения целесообразно осуществлять за счет профилактических поливов {рис.4).

Выполненные расчеты по методике С.Ф.Аверьянова (1978) позволили в первом приближении проверить выбранную математическую модель, расчетные гидродинамические и гидрохимические параметры. Оценить фактический режим орошения и обосновать необходимость промывного режима орошения.

Основной прогноз водно-солевого режима активной толщи почво-грунто.в выполнен по методике основанной на интегрировании от 0 до " £ " известной зависимости С.Ф.Аверьянова (1978). Расчетная формула имеет вид ( Пособие в ВСН; Богомолов и др., 1979; Гоцубев, Хачпгурьнн, 1987):

при нисходящих то^ка* влаги:

ма

Ор = 700 ш не обеспечивает регулирование солевого режима

^Лг (Ч*

»

(и)

ири восходящих токах влаги:

(12)

где: н = .-А'.^ч .

И о " к,«

У»* 0,5 (^-Г ± рр)

Прог..оз выполнен для кормового севооборота, характерного для данного массива, шестипольный севооборот имеет следующую ротацию культур: I, 2 и 3 годы - люцерна; 4 год - кукуруза на зерно; 5-Й год - кукуруза на силос; 6-Я год ячмень на зерно. Расчет выполнен до наступления квазисгационарного режима. Расчет режима орооения осуществлялся с учётом следующего допущения, что в первые месяцы вегетационного периода содержание солей в активной толще почв может быть ниже, а в конце его может быть несколько выше допустимых пределов. Благодаря этому в вегетационный период вода подается из расчета обеспечения дефицита водолотребления ( О£ ), при этом не создается интенсивных нисходящих токов влаги и сохраняются питательные вещества в почве. Необходимое же для обеспечения промывного режима орошения количество воды ( - Ор. ) планируется подать во вневегетационный период. В расчетах принято, что в вегетационный период средняя влажность аэрированного слоя почвогрунта составляет 0,85 НВ или 0,34; в период профилактических промывок 0,4; в холодный период 0,2; минерализация поливной воды 0,5 г/л. Исходное засоление 2-х метрового слоя почвогрунтов - 0,4 Ае 0,65 м; V <= 0,9. Расчет выполнен для варианта с УГВ = 2,5 м. Результаты расчетов приведены на рис.3". Они показывают, что из-за диффузии содержание солей в двухметровом слое почвы в первые два года несколько превышают допустимые пределы (0,6...0,5 вместо 0,4 %). Однако в дальнейшем по мере опреснения более глубоких горизонтов принятый режим орошения обеспечивает прогрессирующее рассоление. В конце первой ротации запасы солей стабилизируются на уровне 0,1. ..0,3 %..

Выполненный прогноз водно-солевого режима в ротации кормового севооборота в условиях полного освоения позволил оценить ту

С

часть годовой оросительной нормы ( ор - Ор ), которая необходи-

Пгюгнсз вопно-ооле_ого режима-активной толци почвогрунтов е рэтавик 6-псльно.о кормового севооборота на год обеспеченности б условиях

1 С й' ¡X Ц ! (7( IV ! ? VI 1 « |

Ма

-I

1 11 « 1 I 1 1 ! <

¡¡и

-V. V

1—1

т!_г ~!_1 1

?иа. 5 I - в саое 1.0

2 - в мое 2 м;

ца для регулирования вадно-сопввощ решша и может быть реализована за счет скоростей вертикальной'фильтрации на нолях в эксплуатационный период. Прогноз показал, что только применение ежегодных профилактических поливов в ротации обеспечивает поддержание допустимого солевого режима почвогрунуов.

В шестой главе дается технико-экономическое обоснование оптимального мелиоративного режима орошаемых земель.'В качестге критерия оптимизации принята' сумма приведенных затрат:

15= (С„ н-ЕкК0) + (и1и, , . (13)

Результаты расчетов приведены на рис. б. Выполненные расчеты показывают, что для рассматриваемых условий._оптимальный мелиоративный режим орошаемых земель, характеризующийся минимумом приведенных затрат, обеспечивается глубоким дренажем 3.5 м при уровне грунтовых вод 2,5 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

1. Исследуемый массив расположен в зоне разгрузки подземных потоков и характеризуется наличием напорных подземных вод,слабой естественной дренированностью и высокими температурам, что обусловливает накопление солей в почвогрунтах и грунтовых водах.

2. В результате режимных наблюдений установлены особенности сеаонной миграции и аккумуляции солей в профиле почвы, динамика уровенного и гидрохимического режима грунтовых вод в эксплуатационный период.

3. В результате 3-х летних наблюдений установлено, что удовлетворительный солевой режим в течении вегетации и высокая урожайность люцерны на опытном участке обеспечивается при поддержании предполивной влажности в корнеобитаемом слое в пределах 65 % от НВ.

4. Составленные водно-солевые балансы показали, что принятые режимы орошения не обеспечивают постоянный вынос солей из почвогрун-тов опытного участка. В разрезе года преобладают восходящие токи влаги.

5. Расчеты гидродинамическим методом позволили установить для данных природных условий"оптимальное соотношение восходящего и нис-

V 21

*

яс.длщиго потоков влаги в зоне аэрации V = 0,9; при котором в эксплуатационный период в активной толще почвогрунтов поддерживается благоприятный водно-солевой режим.

6. Прогноз водно-солевого режима почвогрунтов показал, что для обеспечения промывного режима орошения при уровне залегания грунтовых вод 1,5; 2,0; 2,5 а 3 и потребная годовая ороси тельная норма соответственно составляет 919,0; 881,0; 868,0 и

(352,0 мм.

7. Выполненный прогноз водно-соевого режима активной толщи почвогрунтов в ротации шестипольного кормового севооборота на год 75 % обеспеченности в условиях полного освоения массива позволил оценить ту часть годовой оросительной нормы, которая необходима для регулирования солевого режима. Прогноз показал, что только применение ежегодных профилактических поливов в ротации обеспечивает поддержание допустимого солевого режима почвогрунтов. При этом общая стабилизация солевого режима почвогрунтов будет достигнута к концу первой ротации.

8. Выполненные технико-экономические расчеты покавали, что для рассматриваемых условий оптимальный мелиоративный режим орошаемых земель обеспечивается глубоким дренажем В,5 м при уровне грунтовых вод 2,5 м.

Основные положения диссертация опубликованы в следующих работах:

1. Опыт мелиоративного освоения гидроморфных сильнозасоленных почв в зоне ВАКа. Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана.-

. 1988, № 12,-С.22...25 ( в соавторстве).

2. исследование динамики водно-солевого и питательного режимов гидроморфных ззсолешш.х почв в мелиоративный период освоения. Материалы Всесоюзной практической конференции КазСХИ.- Алма-Ата, 1989.- С.83...( в соавторстве).

8. Солевой режим орошаемых почв предгорной зоны Заилийсного Алатау в условиях напорных грунтовых вод. Тезисы докладов научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов ЯазЙИ. - Алма-Ата,1990.- C.II7...II8,

Эффективность работы глубокого открытого горизонтального дре-¡.ажа на опытно-мелиоративном участке в совхозе "Тескенсуский". Тезисы докл. республиканской конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летию образования КазСХИ.- Алма-Ата, 1990. Ч.П.-C.II2...II3.

5. Особенности формирования режима грунтовых вод на фоне глубокого горизонтального открытого дренажа в предгорной зоне Заилийсного Алатау. Сб.: Мелиорация почв земледельческой зоны предгорий Юго-Востока Казахстана. Алма-Ата. КазСХИ, 1990.- С.52...55.

Отпечатано на ротапринте инотитута ПСШ. Зан. 1140.Тирв* - 8Ь »ка.