УДК 577.4:631.95

Сейтказиев А.С., Цой В.Н., Айтекова К.У., Шилибек К.К.,

Жумадилова А.К.

Таразкий государственный университет имени М.Х. Дулати

Республики Казахстан, г.Тараз.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ И МЕТОДЫ

РЕГУЛИРОВАНИЯ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА

ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ

В аридных зонах Республики Казахстана широко распространены плоховодопроницаемые, тяжелые почвообразующие породы различного генезиса- покровные, моренные, суглинки и глины. На них формируются автоморфные и гидроморфные почвы, наследующие их физические и другие свойства. Близкое залегание от поверхности плотных слабопроницаемых горизонтов в профиле обусловливает длительный застой влаги в их поверхностных слоях, что осложняет или исключает возможность эффективного использования таких почв в сельскохозяйственном производстве и определяет направленность мелиоративных мероприятий.

Самым оптимальным способом изменения неблагоприятных физических свойств поверхностных горизонтов (слой 0,4-1,0 м) является глубокое мелиоративное рыхление. Оно резко трансформирует свойства плоховодопроницаемых почв и оказывает глубокое влияние на их гидрологический режим.

Поскольку слабопроницаемые почвы на тяжелых (плотнистых) породах широко распространены в аридных зонах, глубокое рыхление - единственный способ изменения их неблагоприятных физических свойств - должна здесь применяться постоянно. Следовательно, применение таких глубоких рыхлении (РГ- 0,8- 1,0) на сельскохозяйственных угодьях в самое ближайшее время (2-3 лет) приведет к необходимости улучшения вторично уплотненных почв с помощью этого приема. Так как, глубокое мелиоративное рыхление становится серьезным антропогенным фактором, оказывающим влияние не только на эволюцию почв, но и на взаимодействие основных элементов природных ландшафтов.

Применение глубокого рыхления (на глубине 0,8-1,0 м) неоднозначно в различных почвенно - мелиоративных и климатических зонах. Под руководством ученных (Ф.Р.Зайдельман, В.С.Казаков, В.С.Маслов и других) в ряде областей Нечерноземной зоны России были предприняты многолетние (1976-1987 г.г.) и в аридных зонах Республики Казахстан (А.С.Сейтказиев, 1989-1992 г.г.), стационарные исследования по изучению эффективности глубокого рыхления осушенных и засоленных почвах на разных породах с помощью активных и пассивных рыхлителей.

Разработанные комплексные эколого - мелиоративные мероприятия создает благоприятные геогидрохимические режимы для засоленных почв и обеспечивают экологическую устойчивость геоэкосистем.

В результате применения новой технологии промывок установлено, что для улучшения экологических условий и формировании благоприятных водно - солевого и воздушного режимов в расчетном слое почвогрунта на засоленных геоэкосистемах в Юго- Восточной зоне Республики Казахстана создавалось проводит при промывках с промывными нормами 6000- 8000м³/га вынос солей из расчетного почвогрунта 70-85% [1].

В мелиоративной практике известно, что в том числе и орошение, первоначально дает существенное увеличение продукции, но затем прирост сокращается, и получение продукции стабилизируется на определенном уровне. Для нового прироста продукции в соответствии законом земледелии снижения энергетических ресурсов природопользования, необходимо разработать новые водосберегающие технологии, для повышения эффективности мелиорации земель и улучшения экологического состояния охраны окружающей среды в геоэкосистемах.

Решение ряда важных геоэкологических и мелиоративных проблем связано с необходимостью надежного количественного прогноза продуктивности растений при различных климатических условиях и режимах питания. Основными такими проблемами являются следующее: обоснования решений по рациональному использованию ресурсов биосферы, мероприятии по охране окружающей среды, разработка водосберегающей технологии засоленных и орошаемых земель, совершенствования обосновании систем мелиорации земель и др.

Современные достижения новой технологии в экологии, экономической биоэнергетике и агроэкосистемы позволяют на основе системного изучения эколого- мелиоративных характеристик растений, разработать методы полноценного количественного прогноза продуктивности по заданным экологическим факторам [2].

Целью создания условий для улучшения почвообразовательного процесса, обеспечивающих возможность расширенного воспроизводства плодородия почв в процессе геоэкосистеме. Для этого необходимо сохранять автоморфный режим почвообразования, грунтовые воды поддерживать на достаточно большой глубине, чтобы предупредить возможность вторичного засоления почв при минимальных затратах поливной воды.

Рекомендуемая разработка технологии являются восстановление засоленных и осолонцованных уплотненных почв на основе глубокого (РГ- 0,8-1,0 м) рыхления на фоне временного дренажа глубиной (0,8-1,0 м) и химических мелиорантов.

Основными методами регулирования гидрохимического режима являются воздействия на уровень грунтовых вод различными мероприятиями (орошение, промывка, рыхление почв на фоне дренажа). На формирование водно- солевого, теплового и пищевого режимов в расчетном слое почвогрунта непосредственно влияют водно - физические и физико - химические процессы. Это обусловлено тем, что в результате орошения и промывки с применением дренажа резко изменяются условия формирования приходных и расходных элементов водно - солевого баланса, запасов солей, скорости инфильтрации, изменения передвижения влаги, испарения, оттока грунтовых вод и другие. Применение комплекса эколого - мелиоративных мероприятий позволило вытеснить выщелачиваемые токсичные соли из расчетного слоя.

При изучении механизма переноса солей, правильного регулирования водно – солевого и пищевого режимов необходимо определить следующие значения - растворение солей, выщелачивание пород, испарение почв и грунтовых вод, конвективную диффузию, перенос солей с фильтрационным потоком, ионно - солевое равновесие в системе раствор - твердая фаза, вытеснение поровых растворов и т.д.

Основными параметрами систематического горизонтального дренажа являются расстояния между дренами, положение уровень грунтовых вод (УГВ) после осущения, напор между дренами, приток грунтовых вод к дрене и коллектору. Приток и сток вод к дрене с двух сторон определяются по формуле [3-5].

Q_о = 4kh² .l.t/ R (1)

где Q – сток воды к дрене, м³; k коэффициент фильтрации, м/сут; h – напор грунтовых вод между дренами, м; 1- длина дрены, м; t – продолжительность промывки, сут; R- расстояние между дренами, м.

Приток воды к дрене с гектара за единицу времени определяется по следующим выражению;

q _{о =} (2)

где q _{о –} модуль дренажного стока при данном напоре грунтовых вод, м³/га.

Тогда при известной величине фактической скорости движения воды V_ф почвогрунта, легко можно определить нетто промывной нормы засоленных почв по следующей формуле [3].

N_{nm =} (3)

где N_nm – промывная норма (нетто), м³/га; V_ф – скорость фильтрации в насыщенных слоях, м/сут.

При разработке эколого – мелиоративных мероприятий учитывались такие факторы как проявление накопления токсичных веществ, последствия накопившихся вредных веществ. Соответственно для кашждого вида полива и промывок были разработаны способы предупреждения накопления токсичных веществв. При рассматриваемых видах полива необхдимо прежде всего учитывать запасы влаги в корнеобитаемом слое, проводить высев определенных культур. Наибольший эффект прелагаемых меропроиятий будет достигнут, если –эколого-мелиоративные мероприятия проаводить на фоне глубокого рыхления.

Для улучения экологического состояния земель и эффективного использования водных ресурсов в орошаемых зонах, а также с применением гидротермического режима почвы можно осуществить суммарное водопотребление с минимальными затратами воды и промыть засоленности почвогрунта по следующим промывным нормам [7]:

N_H = 100 H ∙ γ ∙β _{HB ’} (4)

N_В = N_T exp (- g ∙ ) _‚ (5)

Выравнивания формулы (4) и (5) получим:

N_oδ = 100Hγ ∙ β_HB + N_T exp (- g ∙), (6)

где N_oδ – общие промывные нормы, м³/га; Н – расчетный слой почвы, м; N_H – насыщение воды, м³/га; γ – плотность почвы, т/м³; N_T- теплые воды для промывки, м³/га; β_НВ – наимеьшая влагоемкость почвы, %; N_В – нормы промывки для вытеснения солей из расчетного слоя, м³/га; g – интенсивность испарения в долях;

- изменение показателя гидротермического режима под влиянием орошения или промывных норм ( = R /[L(O_c + N_p)]) [1,6-7];

N_p – разовая норма промывки зависимости от механического состава почвогрунтов, м³/га.

Формулы (3-6) дают возможность количественно оценить процесс рассоления и накопления солей в почвогрунтовой толще. Проведенные (рекомендуемые) расчеты по формулам (3-6) показали, что их можно использовать при прогнозировании водного, солевого и теплового режимов почвогрунтов. Следует также отметить, что формулы могут быть использованы не только в краткосрочных (для периода промывки), но и долгосрочных (для периода эксплуатации) прогноза водно-солевого и теплового режимов почвогрунтов.

Литература

1. Сейтказиев А.С. Обоснование водно- солевого режима засоленных почв геоэкосистем Юго-Востоко Казахстана // Автореферат на соискание уч. степени докт. тех. наук, Тараз, 2003, 50с.

2. Свентицкий И.И. Методика системного изучения зависимости продуктивности растений от экологических условий. // Вест. с-х науки, 1980, № 9 (288), С.74-80.

3. Сейтказиев А.С. Определение промывных нормы // Наука и образование Южного- Казахстана, 2000, №21, С.20-22

4. Сейтказиев А.С., Байзакова А.Е. Метод определения промывных норм засоленных почв // Поиск, 2005, №3,С.199-202.

5. Жапарова С.Б. Экологическая оценка методов улучшения засоленных земель в экосистеме Северного Казахстана // Автореф. канд. тех. наук, Тараз 2007, 20с.

6. Айдаров И.П., Голованов А.И., Никольский Ю.Н. Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных земель. Москва, 1990, 60с.

7. Ахмеджанов Т.К., СейтказиевА.С., ЧакеевУ.Н. Возможность использования солнечной радиации при орошении теплообменными водами // Вестник НАН РК, Алматы, 2004, №2, С.70-76.