Влияние комплексных почвозащитных мероприятий на динамику солевого режима мелиорируемых земель Омского Прииртышья

Среди факторов определяющих особенности почвенно-мелиоративных условий земель и направленность почвенных процессов, особое место занимает водно-солевой режим почвы. Важность указанного фактора обуславливается возможностью наиболее эффективного регулирования и управления им в процессе мелиорации земель [3]. Динамика развития процессов засоления и количественные запасы солей в почве по горизонтам находятся в прямой зависимости от приемов и частоты применения оросительных мелиораций и, следовательно, нарушения равновесия основных статей водного баланса зоны аэрации, в сторону увеличения приходной части, приводящее к подъему уровня грунтовых вод и возникновению процессов вторичного засоления [1].

Объекты и методы исследований

Объектом исследований являются территориальные природно-сельскохозяйственные комплексы Омского Прииртышья.

Мишенина Е.С., Троценко И.А., Кныш А.И., 2011

В частности исследования проводились на опытно-производственном участке с орошаемыми полями СПК «Пушкинский» и территориально опытно-производственном уча- стке, размещенном на орошаемых землях с горизонтальным систематическим дренажом СПК «Заря». Изучение мелиоративной обстановки и динамики водно-солевого режима земель сельскохозяйственного назначения южной лесостепи Омского Прииртышья проводилось в вегетационный период 2011 г. Методологическая основа работы - информационно – математический, водно – балансовый, методы лабораторно – полевой, статистический.

Экспериментальная часть

В рамках полевых и лабораторных работ на выбранных опытно-производственных участках были проведены исследования по установлению уровня грунтовых вод по 15 наблюдательным скважинам и площадкам (СПК «Заря»), единовременный отбор проб грунтовых и дренажных вод на химический анализ по 15 скважинам и дренам, отбор почвогрунта на со-лесодержание в 15 точках измерения (СПК «Заря»), отбор почвогрунта на солесодержание в точках измерения при наличии орошения и на богарных землях при выращивании различных культур (многолетние и однолетние культуры) на производственных участках орошения СПК «Пушкинский», исследование динамики водорастворимых солей и влаги в естественных условиях и при орошении с дренажом (СПК «Заря») и без дренажа (СПК «Пушкинский»), установление динамики и направленности процессов засоления при различной глубине (от 0 до 100 см) и минерализации грунтовых вод при отсутствии дренажной системы (при орошении и на богарных землях) и при наличии дренажной системы

Предметом исследований являются определение динамики изменения свойств черно- земных и лугово-черноземных почв, расположенных на производственных орошаемых полях и использующиеся для выращивания различных культур (многолетние травы - люцерна, однолетние культуры-картофель) при учете влияния почвозащитных комплексных мелиоративных мероприятий. В данном исследовании учитывается изменение динамики водорастворимых солей и влаги в естественных условиях и при орошении с дренажом (СПК «Заря») и без дренажа (СПК «Пушкинский»). Необходимым условием в установлении важности влияния комплексных мелиоративных мероприятий является установление динамики и направленности процессов засоления при различной глубине (от 0 до 100 см) и минерализации грунтовых вод при отсутствии дренажной системы (при орошении и на богарных землях) и при наличии дренажной системы.

Результаты и их обсуждение

Опытно-производственный участок орошения с горизонтальным систематическим дренажем в СПК «Заря» был создан и заложен в 1987 году. Велись регулярные наблюдения для оценки влияния глубины залегания уровня грунтовых вод на солевой режим почв. По данным химического анализа определялась сумма токсичных солей, запасы солей в кг/м2. Наблюдения за динамикой солей в почве производились на протяжении всего периода работы дренажной системы. Водно-солевой режим почвогрунтов показывает, что интенсивное перераспределение легкорастворимых солей в корнеобитаемом слое происходит в жаркий период вегетации - май, июнь, июль при преобладании хлоридно-сульфатного типа засоления, свойственного почвам промежуточного засоления [4,5].

А                                    Б

Рис. 1 - Динамика токсичных солей в корнеобитаемом слое почвы на солевой площадке СПК «Заря»

А- в первое 10- летие работы дренажной системы

Б- во второе 10-летие работы дренажной системы

На рисунке представлена сравнительная динамика токсичных солей в корнеобитаемом слое за первое и второе десятилетие работы дренажной системы.

Проведенные исследования за первые 9 лет работы дренажной системы в СПК «Заря» выявили положительную динамику в распределении солей. Дренажная система отсекает действие оросителей на уровень грунтовых вод, солевой режим формируется более благоприятный. Здесь в первые три года произошло перераспределение токсичных солей вверх в пределах 60 см от 0,098-0,107 % до 0,162-0,36 % на 100 г почвы и с 0,19-0,49 % до 0,43-0,56 на 100 г для горизонта 60-100 см. Затем, под влиянием промывного режима орошения и при сохранении уровня грунтовых вод более 2,1 м от поверхности земли солесодержание снизилось и в течение 4-х лет находилось в пределах 0,034-0,077 % в слое 60 см и 0,077-0,187 % в горизонте 80-100 см.

Во вторые 10лет работы дренажной системы засоления почвы также не наблюдается, запасы солей в 60 см слое варьируют в пределах 0,05- 0,12%, что соответствует 0,1-0,22 кг/м2, а слое 80-100см 0,09-0,13 %, соответственно 0,17-0,30 кг/м2.

Динамику изменения запасов солей в небольших пределах можно объяснить многолетней изменчивостью природно-климатических, почвенно-мелиоративных и гидрогеологических условий.

После 2008 года из-за неисправностей в работе дренажной системы, полном отсутствии ремонтных работ дренажная система практически полностью вышла из строя. В результате за последние 3 года наметилась тенденция к резкому увеличению солесодержания в почвенных горизонтах под влиянием оросительных мелиораций, то есть наблюдается тенденция к образованию процессов вторичного засоления почвы.

Проведенные исследования показали, что содержание солей в слое 0-20 см увеличились с 0,11 до 0,39 кг/м2, соответственно 2004 и 2011гг., а в целом в корнеобитаемом слое до 60 см за 3 года увеличилось почти в 3 раза с 0,11-0,22 кг/м2 до 0,39-0,69кг/м2 (рис.2).

слой , см

1996       1997       1998      1999      2000      2001

2002      2003      2004      2011

Рис 2 – Изменение запасов солей в корнеобитаемом слое почвы на солевой площадке СПК «Заря» во время и после работы дренажной системы

В слое до 1 м солесодержание в среднем составляет 0,86 кг/м2, а на некоторых участках поднимается до 1, 50 кг/м2 (рис. 2). Это почти в 2,5 раза больше чем во время работы дренажной системы.

Эти данные говорят об увеличении запасов солей, что может привести к вторичному засолению почвы. Засоление почвы может происходить в связи с высоким уровнем стояния грунтовых вод 2,5-3,4 м и типом почвы – чернозем выщелоченный среднемощный среднегумусовый, тяжелосуглинистый неустойчивый к засолению.

Аналогичные исследования водно-солевого режима были проведены на полях орошения в СПК «Пушкинский». Орошаемые поля стационара СПК «Пушкинский» представлены лугово-черноземной почвой. Запасы солей на исследуемой территории значительно ниже, чем в почвах, расположенных в СПК «Заря».

В корнеобитаемом слое до 60 см содержание солей при орошении составляет 0,20 кг/м2, что на 32 % меньше чем запасы солей в СПК «Заря» - 0,62 кг/м2, при возделывании картофеля на обоих участках. К 1м увеличение солей происходит незначительное и составляет 0,42 кг/м2. При выращивании люцерны на орошаемых участках в корнеобитаемом слое до 60 см солесодержание составляет 0,29-0,34кг/м2, на богаре запасы солей поднимаются до 0,23 кг/м2 (рис.3).

Это говорит, о том, что почвы на данной территории обладают высокой устойчивостью к засолению и накоплению токсичных солей в корнеобитаемых слоях [2].

Рис 3- Запасы солей в почве стационара СПК «Пушкинский» в 2011 г.

Выводы

• 1.    Современное комплексное рациональное мелиоративное использование земельных ресурсов Омского Прииртышья возможно на основе научных подходов и строгого контроля за мелиоративным состоянием почв.

• 2.    Подъем уровня грунтовых вод на фоне неконтролируемого полива выращиваемых культур, ведет к потере плодородия, развитию процессов засоления и нарушения водного режима зоны аэрации, ухудшению мелиоративной обстановки Основным и надежным решением при этом представляется устройство систем водопонижения в виде дренажа.

• 3.    Применение дренажной системы в СПК «Заря» выявило положительную динамику в распределении солей. Солевой режим формируется более благоприятный и в первые три года происходит перераспределение токсичных солей в нижние горизонты почвы.

• 4.    Вследствие прекращения эксплуатации дренажной системы СПК «Заря» возникает опасность возникновения процессов вторичного засоления почвогрунтов, так как появляется вероятность подъема грунтовых вод, вызванная дополнительным питанием от интенсивных поливов, а главным образом от работающих оросителей (каналов

• 5.    В результате анализа почвенных образцов, взятых на опытном участке СПК «Пушкинский», доказано отсутствие вторичного засоления мелиорируемых почв, что говорит о том, что лугово-черноземные почвы на данной территории обладают высокой устойчивостью против увеличения засоления и накопления токсичных солей в корнеобитаемых слоях.

Заключение

Комплексные гидротехнические мелиорации на основе водосберегающих и почвозащитных мероприятий должны реализовываться не только на применении систем водопонижения в виде дренажа, но и на проведении комплексного мониторинга мелиоративного состояния земель сельскохозяйственного назначения

Обоснование конкретного вида дренажа, а также основных параметров систем водопонижения и водоотведения является отдельной сложной задачей, от которой зависит эффек- тивность работы. Наряду с геологическими, гидрогеологическими, почвенными условиями необходимы исследования основных гидрофизических характеристик почвогрунтов, которые позволят наиболее достоверно отслеживать и управлять основными элементами водного баланса мелиорируемой толщи.