Засоленность почвы – одна из самых больших проблем, с которыми можно столкнуться на собственных участках. Даже деревья или кусты для такого грунта подобрать сложно, а многолетники и красивоцветущие растения и вовсе. Правда, это не совсем справедливо: как раз среди травянистых растений есть и такие спартанцы, которые не боятся обилия минеральных солей и загрязненной среды. Правильный подбор видов растений позволит создать полноценное озеленение даже на таких проблемных участках.
Засоленность почв, как и загрязненный воздух, загазованность, считаются очень опасными факторами, которые усложняют озеленение и приводят к большим трудностям в подборе растений. Накопление соли в почве не заметишь без специальных исследований, оно проявляется видимо только по своему влиянию на растения и их развитие.
В частных садах проблема засаливания характерна не только там, где участки разбиты на солончаках, расположены вблизи моря или океанского побережья. Засоленность – проблема неправильной борьбы с обледенением или близости сада к тротуарам, обочинам, дорогам общественного пользования – любым объектам, где для борьбы с обледенением зимой используют соли. Засоление может возникнуть и тогда, когда для полива используют непригодную воду с высокой концентрацией минералов. Засоленными считают любые почвы, концентрация минеральных легкорастворимых солей в которых превышает 0,1%.
Накопление соли в почве приводит к повреждению корней, нарушению и остановке роста, усыханию и потере декоративности у большинства привычных нам культурных растений, но далеко не всех. Ассортимент садовых культур широк не только с точки зрения размеров, стиля, типа листвы, особенностей цветения, предпочтений к освещению, но и по требованиям к характеристикам грунта. Наряду с растениями, которые чувствительны к составу и параметрам садовых почв, есть и культуры, которые к грунту нетребовательны, и даже более того – готовые мириться с неблагоприятными для большинства их конкурентов условиями. Правильный выбор растений позволяет найти подходящих кандидатов для озеленения даже самых проблемных участков. И засоление почвы для них – не исключение.
Подбирая растения, способные вынести повышенный уровень солей в почве, в первую очередь всегда ориентируются на кусты и деревья, которые можно использовать для живых изгородей и защитных посадок по периметру участка. Но ограничиваться исполинами не обязательно, как и отказываться от планов по созданию пышных узких цветников или рабаток, красочных и жизнерадостных композиций. Стиль сада, его цветовую гамму, концепцию оформления в том числе и для засоленных участков никто не отменял. И задачу озеленения на территориях с повышенным содержанием солей помогут решить правильно избранные травянистые многолетники.
Несмотря на предубеждение, именно травянистые растения, а не вечнозеленые хвойные или типичные садовые кустарники и деревья лучше справляются с засоленностью. Происходит это благодаря нескольким факторам:
- До того времени, когда настает время бороться со снеговыми наметами и обледенением, у травянистых многолетников уже отмирают, засыхая, надземные части и наступает период их полного покоя.
- Для того, чтобы соли ушли вглубь, ниже уровня залегания корней многолетних растений, достаточно хорошего увлажнения талыми водами (или весной достаточно провести несколько очень обильных поливов).
- Такие культуры легче заменять и корректировать посадки, если выбранные раннее виды будут расти плохо и не оправдывают ожиданий.
Подбирая варианты пышного озеленения засоленных участков, стоит максимально упростить себе задачу и предусмотреть возможности изменения композиций в будущем. Для засоленных участков лучше подбирать не сложные композиции, а выбрать комбинацию из 3-7 самых надежных растений, контрастирующих между собой и раскрывающих стиль оформления сада, составив из них простой раппорт (в смысле повторяющегося узора) – прямоугольник, квадрат или круг. Для заполнения всей площади выбранную схему просто повторяют, дублируют, отбивают, достигая нужных размеров. Одинаковая схема высадки позволит при необходимости легко заменить одни растения на другие, определять количество посадочного материала и вовремя вносить нужные коррективы.
При выращивании травянистых многолетников на засоленных участках важно не забывать о своевременном уходе. Удаление сухих и поврежденных частей растений весной, своевременное омоложение и рассаживание, поддержание качественного мульчирующего слоя из органических удобрений позволят растениям сохранять декоративность долгие годы. Поливы весной помогут справиться с новыми отложениями солей, а в течение лета – поддержать привлекательность зелени. В остальном уход аналогичен любому другому цветнику и сводится к прополкам, рыхлению почвы, удалению увядающих цветков. Если растения высажены в таких местах, где на них могут попадать брызги грязной воды из-под колес автомобилей, то в качестве мульчи используют защитный слой из соломы, лапника, хвои, которые периодически меняют и уничтожают. Зимой такое мульчирование поможет понизить уровень засоленности у проезжей дороги.
Самые эффектные многолетники для засоленных участков
Лилейник (Hemerocallis ) – один из любимых универсальных травянистых многолетников, цветение которого отнюдь не уступает красоте собранных в плотные пучки линейных прикорневых листьев.
Уже в момент отрастания молодой листвы лилейников кустики смотрятся очень нарядно. Зелень этого многолетника, создающая своеобразные массивы, привносит упорядоченность и нарядность в любой цветник. Лилейник отлично выглядит летом, а листья подчеркивают красоту цветения, напоминающие по форме о королевских лилиях. Цветки лилейника распускаются всего на один день (не зря же растение у нас называют красодневом), но непрерывное цветение продолжается с начала и до середины лета, а иногда лилейники позволяют насладиться еще и повторной волной цветения. Осенью они довольно быстро уходят с садовой сцены, но забыть их летний парад бывает нелегко.
Полынь Стеллера (Artemisia stelleriana ) – эффектный многолетник с широко распростертыми побегами и удивительно красивой резной зеленью, серебристое кружево которой способно восхитить любого. Это отличный почвопокровник, демонстрирующий на засоленных почвах свои таланты.
Даже молодая полынь выглядит как роскошное серебряное кружево. Полынь радует молодыми листьями в первой половине весны, не теряя своей привлекательности вплоть до завершения садового сезона. Особо роскошно выглядит листва летом, когда красота опушки на листьях проявляется в полной мере. Цветение полыни невзрачно, зеленовато-желтые верхушечные соцветия не портят растения, но и не перетягивают внимание от главных звезд по соседству. Обрезка соцветий, легкая стрижка позволят полыни не только не терять привлекательности в течение всего лета, но и оставаться украшением участка даже с приходом зимы.
Это солестойкое растение можно использовать для украшения только хорошо освещенных мест.
Кореопсис мутовчатый (Coreopsis verticillata ) – один из самых ярких многолетников с корзиночными соцветиями, который покоряет прежде всего своей густой и пышной зеленью. Это выносливый вид, отличающийся своей долговечностью.
В высоту кореопсис мутовчатый может не ограничиться и 1 м. Ветвистых побегов не видно из-за обилия узких, игловидных, ярко-зеленых листьев, формирующих сплошную кружевную текстуру. Соцветия звездчатые, лучистые, светло-желтые, они кажутся рассыпанными по густой зелени наподобие сияющих звезд. Кореопсис порадует декоративной листвой только во второй половине весны. Но зато такого яркого, ослепительного окраса зелени не встретишь у других многолетников. А когда в начале лета начинают распускаться корзинки соцветий, они как будто подсвечивают места у тропинок и тротуаров.
Это солестойкое растение можно использовать для украшения только хорошо освещенных мест.
Очитки (Sedum ) покоряют своей нетребовательностью и выносливостью. Возможность использования седумов в оформлении сада не ограничена даже засоленными участками. Но большей стойкостью к засолению, чем очиток скальный (Sedum rupestre ), не может похвалиться ни один другой вид.
Очиток скальный – один из компактных видов седума, способных образовывать сплошные коврики. В высоту ограничен максимальными 25 см. Побеги лежачие, с шиловидно-линейными листьями. Окрасы обычно очень яркие. Очитки с их светлыми сочными листьями в аккуратных подушках во второй половине весны приятно оживляют композиции. Чтобы добиться еще большей выразительности и пышности, очитки в начале лета лучше подрезать.
Это солестойкое растение можно использовать для украшения и хорошо освещенных, и притененных мест.
Молочай многоцветный (Euphorbia epithymoides ) – один из самых эффектных видов молочаев. Ослепительное цветение и аккуратные полусферы кружевных кустиков превращают эту эуфорбию в лучшее весеннее растение для украшения любого участка, в том числе и с засоленными почвами.
Этот вид молочая в высоту может превысить полметра. Молочаи наибольшей декоративности достигают именно весной. Многоцветный молочай с его яркими, желтыми верхушками побегов у молодых кустиков привлекает внимание уже в начале весны, хотя на пик декоративности выходит только ближе к лету. Отцветание молочая в начале лета существенно портит декоративность растения. Но свою функцию на засоленных площадках он уже выполнит сполна, и подрастающие соседи с легкостью компенсируют этот недостаток. Обрезка в это время позволит сохранить пышность и красоту зелени, насладившись осенью осенней палитрой.
Это солестойкое растение можно использовать для украшения только хорошо освещенных мест.
Аквилегия канадская (Aquilegia canadensis ) – один из «особенных» видов водосбора. Ее цветение, да и пышность кустиков, приятно отличаются от остальных разновидностей и современных гибридов, как и нетребовательность к условиям выращивания.
Канадская аквилегия – высокий многолетник (до 60 см) с густо-раскидистым кустиком, красноватыми или зелеными побегами, красиво рассеченными темными листьями и одиночными, крупными, узкими поникающими цветками длиной до 5 см с нетипичным красно-желтым окрасом и торчащими из цветка желтыми тычинками. Аквилегия зацветает уже к середине весны. Трогательные и магические колпачки ее соцветий не зря породили столько сказочных прозвищ. Эльфийские колпачки, хотя и необычной формы и окраса, отлично смотрятся не только в пейзажном оформлении. А чтобы аквилегия выглядела прекрасно, ее можно обрезать после цветения частично или полностью, чтобы стимулировать рост новой зелени и побегов.
Это солестойкое растение можно использовать для украшения частично притененных или тенистых площадок.
Лириопе мускари (Liriope muscari ) – один из самых необычных многолетников в любой садовой коллекции. Нестандартная листва и цветение, высокая декоративность, уникальность формы роста позволяет использовать лириопе как неповторимый акцент. А стойкость к засолению приятно удивляет даже опытных садоводов.
Необычные корнешишки и столоны на корнях лириопе – лишь одна из черт этого нестандартного многолетника. Жесткие, линейные, темно-изумрудно-зеленые листья, изящно изгибающиеся дугами в куртинках и усеянные мелкими цветками, похожими на бусинки, соцветия высотой до 30 см привлекают к лириопе мускари восхищенные взгляды. Эффектные соцветия лириопе и ее тонкие листья прекрасно смотрятся в течение всего лета, а само растение выглядит как зеленые фонтанчики. Фиолетово-синие свечи лириопе расставляют по дернинке трогательные акценты и подчеркивают свежесть растения. Лириопе хорошо выглядит даже зимой, поэтому осенью обрезать растение лучше не спешить.
Это солестойкое растение можно использовать для украшения мест и с хорошим, и с укромным освещением.
Манжетка мягкая (Alchemilla mollis ) – один из главных декоративно-лиственных многолетников и партнеров для красивоцветущих растений. Нетребовательность к условиям, способность к разрастанию у нее одинаково ценны.
Манжетка мягкая – прямостоячий многолетник высотой до полуметра с округлыми, мягкими, приятно бархатистыми ярко-зелеными листьями. Весеннее цветение манжетки похоже на сплошное кружево. Зелено-желтое пышное шоу выглядит потрясающе и освещает даже самые мрачные уголки. После отцветания манжетку лучше обрезать, чтобы чуть позже насладиться еще и повторным красочным шоу. Ее яркая листва смотрится отлично, осенью манжетка отмирает, только когда температура воздуха опустится до -5 градусов.
Это солестойкое растение можно использовать для украшения любых, в том числе и притененных площадок.
Кочедыжник ниппонский (сегодня переквалифицирован в вид Anisocampium niponicum , но устаревшее имя Athyrium niponicum также распространенно) – один из самых красивых папоротников. Его листья настолько прекрасны и необычны, что поверить, будто бы к эффектной внешности растения прилагается еще и приятный «бонус» – умение расти на засоленных почвах – очень непросто.
Молодые листья кочедыжника привлекают восхищенные взоры уже весной, эффектно разворачиваясь из ростков с фиолетовым отливом. Но и летом серые резные листья выглядят просто отлично. Красные или красно-коричневые сорусы, удивительно изящные перистые доли вай, неизменный металлический отлив превращают зелень кочедыжника ниппонского в совершенное украшение тени. Резное чудо кочедыжник выглядит прекрасно и отличается высокой морозостойкостью. Обычно в высоту растение ограничивается 40-60 см.
Это солестойкое растение можно использовать для украшения мест с укромным освещением.
Также стоит обратить внимание и на другие растения, перспективные по своей переносимости засоленной почвы – синеголовник, веронику, гайярдию, цимицифугу, яснотку желтую, астильбу китайскую, гибриды морозника, сантолину, барвинок малый, полынь Шмидта, иберис вечнозеленый, армерию приморскую, гейхеру, тысячелистник войлочный, наперстянку крупноцветковую, вальдштейнию тройчатую, очиток камчатский, чистец византийский.
Методы борьбы с засолением почвы
Игнорировать саму проблему засоления почв очень опасно. Для любого участка в саду можно подобрать подходящие растения, но сильно запущенные эти проблемы, отсутствие мер по минимизации уровня засоления приведут к тому, что даже самые выносливые звезды могут не выдержать концентрации солей. Поэтому кроме выбора подходящих культур, стоит позаботиться и о мерах по предотвращению усугубления такой ситуации:
- отказаться от использования солей или минимизировать их количество;
- постараться своевременно бороться с лишним снегом и убирать его с тротуаров и дорожек, чтобы избежать ситуаций, когда без антиледной химии не справиться;
- заменить привычные соли более безопасными средствами – песком, хлоридом калия или кальциево-магниевым ацетатом;
- установить ветрозащиту и высокие заборы, если ваш сад расположен в прибрежных территориях и т.п.
В целях предупреждения засоления и заболачивания почв проводят агротехнические, лесомелиоративные и эксплуатационно-ирригационные мероприятия.
Агротехнические и лесомелиоративные мероприятия снижают испарение влаги с поверхности почвы и уменьшают капиллярный подъем воды. Основными агротехническими приемами, позволяющими регулировать солевой режим засоленных орошаемых земель, направляя его в сторону рассоления, являются обработка почвы, включение люцерны в севообороты, густота сельскохозяйственных растений, поддержание оптимальной влажности, в активном слое почвы.
На слабо- и среднезасоленных почвах весьма эффективны глубокая зяблевая вспашка и тщательная культивация пропашных культур. Эти мероприятия, снижая испарение с поверхности почвы, значительно уменьшают процесс послеполивного и сезонного засоления.
Высокое расселяющее действие оказывает люцерна. Она снижает уровень грунтовых вод, сильно уменьшает испарение с поверхности, улучшает агрофизические свойства почвы, способствует перераспределению солей из пахотного и корнеобитаемого горизонта в более глубокие подпахотные. Применение правильных севооборотов и более совершенной обработки почвы, а также внесение органических и минеральных удобрений способствуют оструктуриванию почвы - одному из главных условий уменьшения капиллярного подъема грунтовых вод. Снижение испарения влаги с земнойповерхности при возделывании широкорядных культур достигается послеполивной обработкой почвы и посадкой защитных лесополос. Все это в общей сложности предотвращает миграцию солей из нижних горизонтов в верхние, сни-жает непроизводительные затраты оросительной воды, удлиняет межполивные периоды, сокращает число поливов, повышает коэффициент полезного использования оросительной воды, улучшает водный, воздушный, питательный и тепловой режимы.
Эксплуатационно-ирригационные мероприятия делятся на системные и внутрихозяйственные.
Системные мероприятия направлены на строгое выполнение планов водопользования и повышение КПД по всем общесистемным каналам путем борьбы с потерями воды в них, недопущения пуска излишней воды в каналы.
К внутрихозяйственным мероприятиям относятся: строгое соблюдение установленного режима орошения сельскохозяйственных культур и повышение КПД внутрихозяйственной оросительной сети; применение более совершенной техники полива, обеспечивающей высокий КИВ; недопущение затоплений орошаемых земель; устранение последствий засоления и заболачивания земель; обеспечение своевременного отвода воды при ремонтных работах или авариях; организация сброса паводковых вод через соответствующие сбросные устройства; обеспечение бесперебойной работы коллекторно-дренажной сети; более полное использование дренажной способности орошаемого массива (усиление работы естественных дрен, создание искусственных дренажных сооружений).
Вегетационные поливы на средне- и сильнозасоленных, а также вновь осваиваемых солончаковых почвах в сочетании с высокой агротехникой являются весьма сильным средством регулирования солевого режима и рассоления почв. Поливные нормы в этом случае применяют с учетом уменьшения концентрации солей в активном слое почвы, что обеспечивает ликвидацию сезонного засоления и создает нормальные условия для роста и развития растений и получения высокого урожая.
Разработку мероприятий по понижению уровня грунтовых вод обычно начинают с установления причин, вызывающих Неблагоприятные гидрогеологические условия массива.
Для улучшения гидрогеологического режима прежде всего.усиливают естественную дренированность и снижают приходную часть водного баланса. Если этого недостаточно, предусматривают специальные дренажные устройства - горизонтальную дренажную сеть или вертикальный дренаж.
В практике чаще применяют горизонтальный дренаж. Дрены-собиратели могут быть открытыми и за¬крытыми. Закрытая система во всех отношениях лучше открытой: она не затрудняет механизацию сельскохозяйственных работ, повышает коэффициент полезного использования земли по сравнению с открытой, легче в эксплуатации. Для устройства дрен используют гончарные или пластмассовые трубы. Межхозяйственные и внутрихозяйственные коллекторы делают открытыми. Дрены и коллекторы прокладывают на некотором расстоянии от каналов оросительной сети по наиболее низ-ким отметкам рельефа.
При больших уклонах местности в целях обеспечения двухстороннего дренирования дрены выгоднее устраивать перпендикулярно к изогипсам, а при малых уклонах и медленном потоке грунтовых вод возможно и продольное, и поперечное расположение дрен. Глубину закладки дрен в зависимости от их назначения (борьба с заболачиванием, отвод воды при промывке засоленных почв, улучшение водного и солевого режимов в активном слое почвы) и гидрогеологических условий принимают равной 2...3,5 м.
Чтобы усилить дренажный сток и ускорить вынос солей при промывке засоленных почвогрунтов с низким коэффициентом фильтрации, кроме глубоких, устраивают мелкие дрены - глубиной 1... 1,2 м. Их располагают в междренье (середина) глубоких дрен. Мелкий дренаж работает в основном во время промывки. Сочетание мелких и глубоких дрен повышает дренажный модуль и позволяет применять большие промывные нормы, обеспечивающие эффективное рассоление почвогрунтов.
Если постоянного притока грунтовых вод не наблюдается, мелкие дрены устраивают в виде открытых временных каналов, которые нарезают в осенний период перед промывками и заравнивают перед весенними полевыми работами.
Для усиления дренажного стока на тяжелых почвогрунтах между мелкими открытыми или закрытыми дренами устраивают кротовые дрены с расстоянием между ними не более 10 м.
Расстояние между глубокими дренами зависит от глубины заложения, водопроницаемости почвогрунтов и гидрогеологических условий. С. Ф. Аверьянов рекомен¬дует следующие расстояния между дренами в однородных грунтах при глубине заложения дрен 3 м: для тяжелых суглинков с коэффициентом фильтрации 0,5 м/сут - 300 м; для суглинков и тяжелых супесей с коэффициентом фильтрации 1...3 м/сут -300...500 м; для легких суглинков и супесей с коэффициентом фильтрации 3...10 м/сут-500...800 м.
Расстояние между мелкими дренами на легких почвах принимают равным 70...90 м, на средних - 40...60 и на тяжелых -20...30 м. При устройстве кротовых дрен расстояние между временными дренами может быть увеличено до 80...100 м.
Временный дренаж предусматривают в следующих случаях: когда уровень грунтовых вод до промывки расположен на глубине менее 5 м; при поверхностном или равномерном по профилю засолении; когда скорость отвода промывных вод, создаваемая постоянным дренажем, меньше необходимых скоростей отвода промывных вод.
Если грунтовые воды до промывки расположены на глубине более 5 м и если большая часть Промывной нормы может быть размещена в свободных порах зоны аэрации, то временный дренаж не делают.
Временный дренаж целесообразен также при промывках глубокосолончаковатых почвогрунтов, когда верхняя толща (1...2 м) опреснена.
Вертикальный дренаж представляет собой глубокие трубчатые колодцы, из которых грунтовая вода откачивается насосами. Применение его экономически целесообразно, если удельный приток воды на 1 м глубины колодца намного больше удельного притока в горизонтальную дрену. Это наблюдается в тех случаях, когда почва подстилается мощной легководопроницаемой толщей грунта.
Вертикальный дренаж обеспечивает забор воды из глубоких водоносных напорных горизонтов, перекрытых слабопроницаемыми породами, что обусловливает снижение напора и предотвращает восходящие в почве потоки подземных вод. Откачиваемые в большом количестве из колодцев слабоминерализованные подземные воды могут быть использованы для орошения сельскохозяйственных культур. Такой тип дренажа не препятствует механизации полевых работ и повышает коэффициент земельного использования по сравнению с горизонтальным.
Глубину колодцев в зависимости от гидрогеологических условий принимают от 20 до 100 м. Расходы воды при откачке составляют 60... 100 л/с. В условиях Голодной степи одна вертикальная скважина глубиной 60...100 м обслуживает около 100 га орошаемых земель; при соответствующих гидрогеологических условиях нагрузка на одну скважину может быть доведена до 250 га. Радиус действия колодца при дебите скважины более 50 л/с может достигать 500...600 м.
Строительные затраты по открытому горизонтальному дренажу ориентировочно составляют 270 р/га, по закрытому горизонтальному - 300 р/га, по вертикальному - 120...160 р/га.
Вертикальный дренаж особенно экономически эффективен при сочетании двух мероприятий: борьбы с избыточным увлажнением земель и использования откачиваемой воды на орошение. Стоимость эксплуатационных затрат, отнесенных на понижение уровня грунтовых вод, в этом случае значительно уменьшается.
Опреснение почвогрунтов с помощью вертикального дренажа достигается при длительной эксплуатации колодца.
Для более интенсивного первоначального опреснения почвогрунтов и грунтовых вод при капитальной промывке вертикальный дренаж дополняют открытым горизонтальным дренажем, который после промывок и опреснения почвогрунтов ликвидируют.
Для восстановления плодородия засоленных почв, занимающих в общем фонде орошаемых земель значительную часть, требуются специальные плановые мероприятия по их освоению (промывка почв, посев люцерны и др.).
эпохи, так и сегодня, определялся одним - возможностью доступа к тем или иным природным ресурсам.
По масштабам распространения экологические проблемы можно подразделить на:
Локальные: загрязнение подземных вод токсичными веществами,
Региональные: повреждение лесов и деградация озер в результате атмосферных выпадений загрязнителей,
Глобальные: возможные климатические изменения вследствие увеличения содержания углекислого газа и других газообразных веществ в атмосфере, а также истощения озонового слоя.
Индустриализация значительно увеличила власть людей над природой и в то же время уменьшила численность населения, живущего в непосредственном контакте с ней. В результате люди, особенно в промышленно развитых странах, еще сильнее уверились в том, что их назначение состоит в покорении природы. Многие серьезные ученые убеждены, что, пока будет сохраняться подобное мироощущение, будут продолжать разрушаться и системы жизнеобеспечения Земли.
Формирование экологического мировоззрения опирается на осознание необходимости ограничения потребления. Но при этом вовсе не отвергается известная социальная формула: «от каждого по способностям, каждому - по потребностям». Она точно отражает острейшие социально-экологические проблемы современности. Под потребностями подразумевается нужда в чём-либо объективно необходимом для поддержания жизнедеятельности и развития организма.
А это, прежде всего, полноценное питание и благоприятные для жизни экологические качества окружающей природной среды.
Два - три десятилетия назад популяризаторы экологических идей видели свою главную задачу в том, чтобы вызвать обеспокоенность общества состоянием природной среды. К концу 80-х годов казалось, что в нашей стране эта цель достигнута. В 1991 году экологические проблемы, по мнению россиян, занимали второе место среди проблем, стоящих перед человечеством. В настоящее время рейтинг экологических проблем на порядок понизился и продолжает падать.
В числе важнейших путей решения экологических проблем большинство исследователей также выделяет внедрение экологически чистых, мало- и безотходных технологий, строительство очистных сооружений, рациональное размещение производства и использование природных ресурсов.
Хотя, несомненно, - и это доказывает весь ход человеческой истории - важнейшим направлением решения стоящих перед цивилизацией экологических проблем стоит назвать повышение экологической культуры человека, серьезное экологическое образование и воспитание, все то, что искореняет главный экологический конфликт - конфликт между дикарем-потребителем и разумным обитателем хрупкого мира, существующий в сознании человека.
1. С.Н. Бобылёв. «Экономика природопользования»; М: ТЕИС, 1997
2. К.В. Папенов. «Экономика природопользования»; М: Московский университет, 1997
3. М.Н. Чернова. «Основы экологии»; М: Просвещение, 1997
4. Экология: Познавательная энциклопедия, М.:Т1МЕ^ШЕ,1994
А.У. Исаева, А.А. Ешибаев, У. Касабаева
Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова НИИ промышленной экологии и биотехнологии г. Шымкент, Республика Казахстан
ПРОБЛЕМЫ ВОЗВРАТА ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ В ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЕ
В данной статье приведены результаты исследований по улучшению физико-химических свойств засоленных серо-бурых почв Южного Казахстана. Установлено, что применение природных инертных веществ и ряда микробиологических приемов позволяет оптимизировать условия засоленных серо-бурых почв для нормального роста и развития ряда культурных растений.
Засоленные почвы в общем объеме земельных ресурсов Южно-Казахстанской области (ЮКО) занимает 2200,6 тыс. га., еще 1009,5 тыс. га приходятся на долю солонцов и солонцовых комплексов . Эрозийные процессы являются одной из основных причин увеличения площадей засоленных почв области. Так, по данным Управления природных ресурсов и регулирования природопользования ЮКО, за последнее десятилетие из общей площади орошаемых земель 35% оказались подверженными процессам вторичного засоления . Повышенные концентрации легкорастворимых солей в почве приво-
дит к деградации исторически сложившихся фитоценозов и снижению урожайности сельскохозяйственных культур. В связи с этим рациональное использование земель и возврат засоленных почв в сельскохозяйственное землепользование составляют важную задачу экологических исследований.
Разновидности серо-бурых почв, характеризующихся высоким солесодержанием, распространены в районах, расположенных по левобережью реки Сырдарья, которые являются зонами интенсивного развития животноводства. Земледелие в этих районах возможно только на территориях, где применяется смыв избыточного количества солей с поверхности почв.
Серо-бурые почвы содержат большое количество легкорастворимых солей (начиная с 30 см) и карбонатов в верхнем слое. Почва покрыта 3-5 см пористой коркой, под которым расположен слоева-тый горизонт мощностью в 5-7 см. Содержание гумуса до глубины 35 см постепенно снижается от 0,8 до 0,25%. Емкость поглощения не превышает 5-10 м.экв. на 100 г почвы. Содержание подвижных форм азота и фосфора составляет 0,04-0,07 и 0,07-0,15% от удельного веса. Результаты химических анализов показали, что в катионно-анионном составе водной вытяжки этих почв преобладают ионы кальция (Ca2 - 1,15 ммоль/100 г), хлора (Cl- - 1,91 ммоль/100г) и натрия (Na+ - 17,39 ммоль/100г), а общий объем солесодержания 4,4±0,5%. Кислотность почвенного раствора колеблется в пределах 8,5 -9,0. Высокое солесодержание и низкий уровень подвижных форм биогенных элементов служит лимитирующим фактором для роста и развития растительности.
Растительное сообщество природных ландшафтов распространения серо-бурых почв характеризуется своей малочисленностью, среди которых доминируют Artemisia vulgaris, Peganum harmala и Psoralea drupacea Bunge. Доля этих видов в сообществе составляет 87,4±5,9%, а остальная часть фитоценоза представлена эфемерной растительностью. А растительность территории с высоким содержанием (3,0-5,0%) легкорастворимых солей представлена не многочисленными видами галофитной экологической группы растений как Kalidium foliatum (Pall) Mog, Halimocnemis villosa Kar. Et. Kir и Salsola implicata Botsch. Повышение концентрации солей в почвах агроландшафтов приводит к снижению качества получаемой продукции. Урожай зерновых культур, выращенных на таких почвах характеризуется низкими хелбопекарными свойствами, причиной которого является снижение количества белков и клейковины в зерне. В настоящее время эта проблема решена для почв, засоленность которых не превышает 1,0%. Результатами отдельных исследований, проведенных в районах Приаралья установлено, что применение научно-обоснованных параметров агротехники позволяет значительно повысит качество производимой продукции . Однако в случаях высоких концентрации легкорастворимых солей в почве агротехнические меры не обеспечивают желаемого уровня коррекции параметров физико-химических свойств этих почв. В связи с этим нами были проведены исследования по изучению возможности оптимизации условий сильно засоленных серо-бурых почв (содержание солей 4,4±0,5%) для жизнедеятельности растений. Основными объектами исследования были вспученный вермикулит и бактериальный раствор Thiobaccilus ferroxcidans, содержащий Fe3 в количестве 8,9 г/л.
Результатами исследований установлено, что на нативных пробах серо-бурых почв с указанным уровнем солесодержания культурные виды растений всходов не образуют. Применение вермикулита в количестве 20% от удельного веса почвы значительно улучшает условия для прорастания семян и роста ряда культурных растений. Указанное количество вермикулита способствовало улучшению структуры, аэрационных и других свойств серо-бурых почв. Однако параметры кислотности среды существенно не изменилось, рН среды снизилось от 9,0 до 8,1. Изученные виды растений в этом варианте опыта, в отличие от варианта без применения вермикулита, образовали всходы. При этом показатели всхожести семян составило: у пшеницы яровой - 13,4±1,4%., ячменя ярового - 35,5±2,7%., кукурузы посевной - 41,5±3,7%, нута посевного -12,7±1,1%. Однако растения характеризовались медленным темпом роста и по биомассе отставали от контрольного варианта (вариант опыта на типичном сероземе) на 45,6±3,8 - 60,6±6,5%, что свидетельствует об ингибировании процессов метаболизма. При этом наименьшие показатели были получены у яровой пшеницы и нута посевного.
Анализ результатов варианта опыта с применением бактериального раствора (20% вермикулит + 0,3л/кг почвы бактериальный раствор трех валентного железа) показал, что сочетание этих факторов способствует снижению кислотности среды до 6,7 - 7,2 и нейтрализации негативного воздействия излишних концентрации солей . О чем свидетельствует морфометрические показатели изученных культур: у пшеницы яровой и ячменя ярового всхожесть семян повысилась до 85,8±7,5 и 92,6±8,8%; у кукурузы и нута посевного этот показатель составил 97,6±8,5 и 98,9±8,2%. Рост, развитие и морфомет-рические показатели растений в этом варианте опыта были аналогичными показателям контроля на типичном сероземе. В условиях вегетационных опытов все виды изученных культурных растений образовали нормально развитые генеративные органы и урожай семян.
Полученные результаты позволяет сделать вывод о том, что применение природного инертного материала как вермикулит и использование жизнедеятельности железоокисляющих бактерий в улучшении физико-химических свойств сильно засоленных почв является перспективным.
Список использованных источников
1. Состояние природных ресурсов и регулирования природопользования по ЮжноКазахстанской области: отчет Управление природных ресурсов и регулирования природопользования Южно-Казахстанской области за 2000-2008 г.г.- Шымкент, 2008.- С- 178-223. - Инв.№ 01447634.
2. Анзельм К.А., Сарбасов А. «История освоения и мелиоративное состояние оршаемых земель в зоне Арысь-Туркестанского канала»./ науч. публицистический журнал «Водное хозяйство Казахстана», №1. Алматы. -2008.-С.-52-60
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст . Статьи высылаются в формате
ПАНКОВА Е.И. - 2015 г.
1В работе рассматриваются проблемы деградации почв и рационального использования земельных ресурсов Республики Казахстан, приводится анализ современного состояния плодородия орошаемых почв сероземной и пустынной зоны. Показаны возможности сохранения и повышения плодородия орошаемых почв, рассмотрены основные причины ухудшения состояния земельных ресурсов.
деградация почв
плодородие
экологические проблемы
сельское хозяйство
1. Анзельм К. Мелиоративное состояние и использование орошаемых земель в низовье реки Сырдарья // Доклады республиканской научно-практической конференции Шмкент. – 2006. – С.108-112.
2. Аханов Ж.У. Почвоведение в развитых странах мира и приоритетные проблемы почвенной науки в Казахстане // Научные основы воспроизводства плодородия, охраны и рационального использования почв Казахстана. – Алматы: Тетис, 2001. – С. 33.
3. Аханов Ж.У., Джаланкузов Т.Д., Абдыхалыков С.Д. Основные направления научных исследований Института почвоведения МОН РК на ближайшее десятилетие // Проблемы генезиса, плодородия, мелиорации, экологии почв, оценка земельных ресурсов. – Алматы: Тетис, 2002. – С.5-72.
4. Деградация и охрана почв / под ред. Г.В. Добровольского. – М.: Изд-во МГУ, 2002. – С.33-60.
5. Джумадилов Д.Д., Анзельм К. О роли мелиоративной службы совместном управлении водными и земельными ресурсами // Доклады республиканской научно-практической конференции. – Шымкент, 2006. – С.128-131.
6. Динамика и охрана экосистем / В.М. Урусов, Л.А. Майорова, И.С. Майоров и др. – М., 2005. – 4 с.
7. Заурбекова А.Т., Джахдметов Е.А. К проблеме Аральского моря // Проблемы экологии АПК и охраны окружающей среды (тезисы докладов международной научно-технической конференции). – Алматы, 1977. – С.233-235.
8. Зубаиров О.З. Мелиоративное состояние орошаемых земель Кызылордниской области// Система сельскохозяйственного производства Кызылординской области. – Алматы: Изд-во «Бастау».2002.С.385-412
9. Ивлев А.М., Дербенцева А.М. Деградация почв и их рекультивация, 2002. – C.3.
10. Кузиев Р.К., Ташкузиев М.М. Плодородие почв. Проблемы рационального использования земельных ресурсов, сохранения и повышния плодородия орошаемых почв в Узбекистане, 2008. – С. 64-68.
11. Национальный план действий по охране окружающей среды Республики Казахстан 2000.
12. Привалова Н.М., Костина К.А., Процай А.А. Деградация почв и меры борьбы с ней // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 6. – С. 59-59.
13. Прокофьева Т.В. Деградация почв // Фонд знаний «Ломоносов». – 2010. – 18 декабря [Электронный ресурс]. URL: #»justify»>. Толковый словарь по почвоведению / под ред. А.А. Роде. – М.: Наука, 1975. – 288 с.
14. Сагымбаев С., Отаров А., Ибраева М.А., Wilkomirski B. Краткая характеристика почвенного покрова и анализ совеменного состояния плодородия почв Южно-Казахстанской области. Почвоведение и агрохимия. – 2008. – №1. – С. 68-76.
15. Сводный аналитический отчет о состоянии и использовании земель Республики Казахстан за 2006 г. – Астана, 2007. – 179 с.
16. Akhanov J.U., Shainberg I.M., Otarov A. Optimization of water regime in hydromorphic soils of delta-alluvial plans of Syr-Darya // Научные основы воспроизводства плодородия, охраны и рационального использования почв Казахстана. – Алматы: Тетис. – С. 85.
17. Akhanov J.U., Shainberg I.M., Otarov A., Ibraeva M.A. Soils protection from irrigation erosion and selection of optimal methods of irrigation // Научные основы воспроизводства плодородия, охраны и рационального использования почв Казахстана. – Алматы: Тетис, 2001. – С. 99.
PROBLEMS OF SOIL DEGRADATION. ANALYSIS OF CURRENT STATE OF THE FERTILITY OF IRRIGARED SOILS IN KAZAKHSTAN
Bayshanova A.E. 1 Kedelbayev B.Sh. 11 M. Auezov South Kazakhstan state University
Abstract:
In this study we examined problems of soil degradation and the rational use of land resource of the Republic of Kazakhstan, provided analysis of the modern condition of the fertility of irrigated soils of sierozem and deserted zone. We presented possibility of the preservation and increasing of the fertility of irrigated soils and considered main reasons of the deterioration of the condition of land resources.
Keywords:
degradation of soil
environmental issues
Одной из глобальных задач человечества, на протяжении всей истории его существования, всегда была задача обеспечения людей продуктами питания. Источниками продуктов питания является океан и почва (земля). Основными видами питания человека являются хлеб, овощи, продукты животноводства. Все это дает почва (земля). Использование почвы для производства продуктов земледелия, ведет к изменению природных свойств почв и их естественного состояния. Главное изменение выражается в снижении почвенного плодородия - основного свойства почв. Снижение почвенного плодородия обусловлено изменением всех свойств почв: биологических, химических, физических, водных, воздушных и др. В разных ситуациях изменения свойств почв проявляются в разных формах, и с неодинаковой степенью выраженности. Все они получили название «деградация почв» .
В разных ситуациях изменения свойств почв проявляются в разных формах, и с неодинаковой степенью выраженности. Все они получили название «деградация почв» Чтобы правильно оценить характер происходящих в почвах изменений, ведущих к снижению их плодородия, необходимо знать не только величину этого снижения, но и формы их проявления. Для этого важно знать особенности происходящих в почвах не только суммарных изменений, но и изменений каждого свойства почв в отдельности. Изменение каждого отдельного свойства почв, ведущее к ухудшению их плодородия, выделяются .
Современные экологические проблемы, возникшие в результате антропогенной перегрузки и нерационального использования природных ресурсов, несомненно, отразились на состоянии почвенного покрова территории Казахстана. Дестабилизация экологической обстановки привела к деградации почвенного покрова во всех природных зонах республики. Как известно, Казахстан по своей площади входит в десятку государств мира, имеющих наибольшую площадь, а по численности населения находится на 80-м месте. Составляя 0,3 населения мира, Казахстан занимает 2 % земного шара .
Решение экологических проблем почвенного покрова Казахстана в настоящее время требует безотлагательных мер. Причем как в целях безопасности нашего государства, так и для сохранения здорового населения страны в целом. Уже сегодня около 60 % почвенного покрова РК относится в разной степени к деградированным, в зависимости от особенностей природных условий и их народно-хозяйственного использования.
В последнее время, по данным ученых, в республике наблюдается значительное ухудшение почвенно-мелиоративного и почвенно-экологического состояния, интенсивное снижение почвенного плодородия, развитие водной и ветровой эрозии, и вторичного засоления. В результате показатели урожайности сельхозкультур у нас заметно отстают от уровня стран, находящихся с нами в схожих природно-климатических условиях .
Фундаментальные исследования в области почвоведения, заключающиеся в изучении почвенного покрова, как важнейшего компонента биосферы, позволяют решать вопросы развития науки для познания биосферных процессов, охраны окружающей среды, оптимизации сельскохозяйственного использования почвенных ресурсов. С этих позиций научные исследования в области почвоведения наиболее хорошо развиты в России, Франции, Германии, США, Канаде. В этих странах круг рассматриваемых научных проблем почвоведения очень широкий и, главным образом, определяется условиями почвообразования .
Многократное воздействие ходовых систем тяжелой сельскохозяйственной техники в период обработки почвы и уборки урожая зерновых культур вызывает ухудшение агрофизических свойств пахотного слоя и уплотнение подпахотного горизонта. Так, многолетние исследования, проведенные учеными Института, показали, что усиленная антропогенная нагрузка на черноземах привела к изменению морфологических, агрохимических, водно-физических свойств и других факторов снижения плодородия. Изучение характера изменений физико-химических свойств целинных и освоенных черноземов показало, что все изменения в значительной мере влияют на снижение плодородия длительно осваиваемых почв, но ни коей мере не вызывают коренных изменений генетического профиля и его свойств. Типовые, подтиповые и родовые черты черноземов сохраняются. Все изменения происходят на видовом уровне. Так, черноземы обыкновенные среднегумусные могут переходить в разряд малогумусных, а южные малогумусные - в слабогумусированные, что в значительной мере ведет к снижению их плодородия .
Во всех областях Казахстана отмечается устойчивая тенденция к снижению в почве содержания гумуса, питательных веществ и продуктивности сельхозкультур. Содержание гумуса в почве за последние 60 лет, по данным института, снизилось в условиях неорошаемой зоны на одну треть от исходного ее содержания, а в условиях орошения - на 60 %. С урожаем сельскохозяйственных культур ежегодно отчуждаются из почвы питательные элементы, и их вынос превышает в сотни раз, чем поступление их с удобрениями.
По результатам последних агрохимических исследований Республиканского научно-методического центра агрохимической службы, почвы с низким содержанием гумуса на неорошаемых землях составляют 63 %, а на орошаемых - 98 % .
Это свидетельствует о процессах деградации и дегумификации земель, которые порождают глубокие генетические изменения в почве, а также их трансформацию в малопригодные земли. В связи с этим усиливается тревога за сохранение стабильной биопродуктивности почвенных ресурсов страны. Для решения существующих проблем возникает необходимость принятия неотложных мер со стороны государства по воспроизводству плодородия почвы и рационального использования почвенных ресурсов и земель сельскохозяйственного назначения .
По определению В.В. Докучаева, почва является «естественноисторическим телом, возникающим в результате векового взаимодействия климата, горных пород, рельефа и растительности, и обладающим плодородием». Почва является самостоятельным природным образованием, также как минералы, слагающие литосферу, как растения, как животные, как природные воды. Почва как самостоятельное природное образование отличается от других природных тел целым рядом признаков и свойств, присущих только почве. Главным отличием является наличие гумуса. Почва состоит из четырех фаз: твердой, жидкой, газообразной и живой. Почва рассматривается как самостоятельная природная система (рисунок) .
Функционирование этой системы состоит во взаимодействии четырех фаз, что выражается как проявление элементарных процессов почвообразования (ЭПП).
Деградация почв или ухудшение их свойств (ведущие к снижению их плодородия), проявляется в разнообразных формах (видах). Как отмечалось ранее, деградация почв возникает под воздействием антропогенных факторов. Разные антропогенные факторы вызывают развитие разных форм (видов) деградации почв. Не исключено, что один и тот же антропогенный фактор может вызвать развитие нескольких видов деградации почв. Также возможно, что один и тот же вид деградации почв может возникать под воздействием разных антропогенных факторов. Поэтому в почвах проявляются, как правило, одновременно несколько различных форм деградации почв. При этом одни виды деградации оказываются более развитыми, а другие - менее развитыми, третьи - только зарождаются (таблица) .
Блок-схема почвенной системы
Классификация антропогенных факторов
|
Формы изменений |
|
|
1. Механическая обработка почв в земледелии |
Изменяется внутренняя организация почвенного профиля, разрушается почвенный покров |
|
2. Мелиорации (осушительные, оросительные) |
Измененяется водно-воздушный режим почв |
|
3. Внесение в почву минеральных удобрений, пестицидов, гербицидов |
Возможно химическое загрязнение почв |
|
4. Выпадение радиоактивных осадков |
Радиоактивное загрязнение почв |
|
5. Развитие промышленности: |
|
|
а) химической |
Химическое загрязнение почв через атмосферу и жидкими стоками |
|
б) горнорудной |
Разрушение почвенного покрова и отчуждение его под отвалы вскрышных пород |
|
в) горно-перерабатывающей |
Химическое загрязнение почв и отчуждение пол хвостохранилища |
|
г) текстильной и лакокрасочной |
Химическое загрязнение |
|
д) машиностроение |
Химическое загрязнение |
|
6. Лесозаготовки и лесопереработки |
Изменяются экологические условия развития почв |
|
7. Урбанизация |
Частичное уничтожение почвенного покрова, химическое загрязнение почв |
|
Все формы изменения свойств и состава почв |
В настоящее время выделяются следующие виды деградации почв: 1. биологическая, 2. химическая, 3. физическая, 4. механическая. В отличие от процессов деградации почв, выражающихся в ухудшении их свойств, антропогенные факторы могут своим воздействием приводить к разрушению почв. Разрушение почв выражается в полном, или частичном уничтожении почвенного профиля. Это выражается в уничтожении почвенных горизонтов и удалении их с места образования. Особенно сильное разрушительное воздействие на почвы оказывают такие виды хозяйственной деятельности человека как горнорудная промышленность, дорожное строительство, строительство различных промышленных объектов, (включая города и другие поселения), а также прокладка трасс нефтепроводов, газопроводов, линий электропередач и т.п. .
К разрушению почв приводит и ускоренная эрозия, вызванная или деятельностью человека, или стихийными природными явлениями. Следует иметь в виду, что в отличие от ускоренной эрозии, нормальная эрозия не приводит к разрушению почв, и поэтому относится к разряду понятий «деградация» почв . Как видим, антропогенные воздействия приводят к развитию явлений, обуславливающих разное состояние почв: 1.деградация почв, требующая улучшения нарушенных (а не разрушенных) почв и их свойств, и в целом почвенного плодородия, что ликвидируется методами рекультивации; 2. полное разрушение почв и почвенного покрова, что требует не «рекультивации», а «воссоздания» новых почв (почвенных профилей), и в целом разрушенного почвенного покрова .
Физическая деградация почвы фиксируется как по уменьшению мощности органогенных горизонтов почв или уничтожению других почвенных горизонтов и всего профиля, так и по изменению конкретных физических свойств механически ненарушенного почвенного профиля (собственно физическая деградация). Нарушение почвы может быть связано и с поступлением на ее поверхность постороннего абиотического наноса, ухудшающего продукционную функцию почвы .
Механические нарушения почвы, приводящие к физическому разрушению почвенного профиля или его части, могут быть вызваны различными формами антропогенных воздействий.
Физическая деградация выражается в ухудшении почвенной структуры и всего комплекса физических свойств, т.е. в разрушении физической основы почвы, и развивается везде, где применяют избыточные нагрузки механического, химического, водного или биологического характера. Физическая деградация может быть обусловлена различными природными факторами и развиваться в условиях естественных биогеоценозов в результате изменения климатических условий, естественных процессов выветривания, эрозии, опустынивания и т.д. Причиной физической деградации почв могут явиться также различного рода катастрофические процессы природного и антропогенного характера .
Существуют два основных проявления деградации:
Накопление деградационных признаков до критического состояния, когда процессы становятся необратимыми. Это изменение почв фактически представляет собой «медленную» катастрофу, обусловленную всей сложившейся системой эксплуатации природных ресурсов и почв в том числе, общей культурой природопользования. Такая «накопительная» деградация происходит в случае длительной интенсивной эксплуатации почв как постоянного технологического ресурса в технологиях сельского, лесного и некоторых других производств, где основным достоинством почвы считается ее плодородие;
Частичное или полное разрушение почвы как неизбежный этап промышленных технологий природопользования, осуществляемы в течение короткого промежутка времени и приводящего к моментальному разрушению природных объектов и почв в том числе. Такое проявление деградации носит локальный характер и опасно быстротой и полнотой проявления. Как правило, причины и степень разрушения почв являются в данном случае очевидным .
Под эрозией почвы понимается разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов почвы в результате действия воды и ветра. Причины распространения эрозии почв можно разделить по пяти группам факторов эрозии: климатические, топографические, почвенные, биогенные и антропогенные. Непосредственное влияние на интенсивность эрозиозных процессов оказывают следующие факторы:
Климатические факторы - интенсивность и продолжительность дождя или снеготаяния, температура воздуха, скорость, направление и время проявления ветра;
Топографические факторы - длина, крутизна, форма склонов, характер рельефа;
Свойства почвы - водопроницаемость, противоэрозийная стойкость;
Биогенные факторы - создание беспозвоночными в почве сети каналов, защитная роль растительности, проявляющаяся в снижении скорости ветра и влиянии на температурный и водный режим почвы.
В процессе хозяйственной деятельности человек изменят соотношение факторов эрозии почв, что сопровождается ускорением развития эрозии почв .
Как итог, можно сказать, что крайней степенью физической деградации почв является полное уничтожение почвы как природного объекта, вплоть до состояния горной породы.
Химическая деградация почв включает изменение многих почвенных свойств вследствие различных причин природного и антропогенного происхождения. Факторы и причины химической деградации можно разделить на две группы:
Изменения, вызванные сельскохозяйственными процессами, связанные с потерей элементов минерального питания, гумуса, подкисления за счет высоких доз кислых удобрений и за счет окисления сульфидов в почвах, где они имеются;
Изменения, вызванные загрязнением почв промышленными и коммунальными отходами, избыточными дозами навоза и пестицидов, кислотными дождями и разливами нефти .
В большинстве случаев для пахотных почв характерна потеря гумуса, что, как правило, можно считать негативным явлением. При хорошо спланированном земледелии и высоких урожаях в почве иногда наблюдается и накопление органического вещества. Качественный состав гумуса может изменяться в любую сторону. Изменения предсказать трудно, поскольку они зависят как от набора возделываемых культур, так и от химизации земледелия и применяемых мелиоративных приемов .
Гипсование и известкование почв, направленное на регулирование степени почвенной реакции не всегда оказывают только хорошее воздействие на почву. В почву могут попадать нежелательные компоненты, усиливаться вертикальная миграция почвенных компонентов, повышаться растворимость веществ .
Щелочные и кислотные дожди - антропогенное явление, обусловленное накоплением в атмосфере оксидов азота, серы, ионов хлора или фтора, и пылевидных выбросов заводов. При взаимодействии таких выбросов с парами воды накапливаются кислоты, которые вместе с осадками поступают на поверхность почвы и затем просачиваются вниз по почвенному профилю. Кислые осадки, как правило, усиливают почвенную кислотность, вызывая деградационные процессы .
Добыча и переработка различных полезных ископаемых характеризуется различными химическими процессами, которые сопровождаются выбросами в атмосферу различных газов. Они воздействуют на почвы или непосредственно в газовой форме (поглощаясь почвенным покровом) или предварительно взаимодействуют с парами воды и выпадают на поверхность Земли в виде дождя и снега .
При загрязнении почв нефтью в них возрастает доля углеводородов, снижаются подвижность и доступность многих элементов питания растений, изменяется химический состав почвенного воздуха.
В заключение можно отметить, что химическая деградация почв неизбежно происходит даже при их обычном сельскохозяйственном использовании. При развитии и расширении различных видов производства, городских поселений, транспорта, нарушения почвенного покрова могут приобретать огромные размеры.
Изучение процессов биологической деградации связано с ролью биоты в функционировании почв. Почвенные организмы обеспечивают осуществление многих экологических функций почв. При любых видах деградации почв первыми на них реагируют именно организмы. В первую очередь нарушается биоразнообразие, происходит его обеднение, изменяются доминирующие виды, некоторые виды вообще исчезают. При воздействии деградационных факторов различают четыре зоны со сдвигами в составе биоты:
Зона гомеостаза с нормальным составом организмов;
Зона стресса с перестройкой в количественных соотношениях видов, но без изменения качественного состава;
Зона развития резистентных организмов;
Зона репрессии .
Почвенные организмы страдают от всех видов деградации. При ветровой или водной эрозии почв организмы частично или почти полностью уносятся, причем для восстановления биоты требуется восстановление самой почвы.
Почвенные организмы резко реагируют на деградацию химического состояния почв. Любые изменения ведут к изменению биоты. Однако организмы являются фактором борьбы с химической деградацией почв, так как они могут очищать почву от нефти и пестицидов, способствовать образованию минеральных соединений, разрушать вредные природные органические соединения .
Таким образом, деградация биологических свойств почв наносит опасный и многосторонний вред как для почв, так и для биосферы в целом.
Поэтому решение проблем сохранения и воспроизводства плодородия мелиорированных почв является одним из актуальных задач почвенной науки, имеющих важное государственное значение. В Казахстане имеются три внутриконтинентальные впадины, со своими замкнутыми бассейнами стока и крупными озерными котловинами. Это Прикаспийская низменность с Каспийским морем (хлоридное засоление), Туранская низменность с Аральским морем (хлоридно-сульфатное засоление), БалхашАлакульская и Илийская впадины с оз. Балхаш (хлоридно-сульфатное засоление, с нормальной и гидрокарбонатной содой). Для всех трех впадин характерным является увеличение засоленности почв и грунтовых вод по направлению геохимического стока к конечному солеприемнику (морям и озеру) . Практически все основные массивы орошаемых почв республики расположены в пределах этих впадин и отличаются экстремальными природно-климатическими условиями, обусловленными высокой аридностью климата и крайним дефицитом пресных оросительных вод. Кстати, по водообеспеченности на душу населения Казахстан занимает последнее место среди стран CНГ . При потребности рес3публики в воде в 100 км в год существую3щая обеспеченность составляет 34,6 км. Достаточно велика зависимость водных ресурсов Республики Казахстан от соседних государств (42 % водных ресурсов поступает извне). В настоящее время практически прекращены инвестиции в развитие мелиоративных мероприятий по воспроизводству плодородия орошаемых почв и комплексной реконструкции орошаемых земель. По этой причине в настоящее время технические параметры оросительных и коллекторно-дренажных сетей не соответствуют проектным нормам. Это привело к возрастанию потери оросительной воды и к увеличению его удельных затрат на производство единицы 3продукции до 12-14 тыс. м на гектар . По данным Джумадилова Д.Д. в среднем по республике при эффективности ирригации около 25 %, потери оросительной воды достигают 75 %. Непроизводительные потери оросительной воды приводят к подъему уровня и минерализации грунтовых вод и ухудшению почвенно-мелиоративных условий орошаемых массивов. Например, в настоящее время в орошаемых массивах Кызылординской области площадь орошаемых земель с уровнем грунтовых вод 1,52,0 м составляет 31,8 тыс. га, 2,0-3,0 м - 158,4 тыс. га. Площади почв с минерализацией грунтовых вод 5,0 г/л и более составляют уже 122,0 тыс. га . В орошаемых массивах Шымкетской области сложилась аналогичная ситуация. За счет засоления неудовлетворительное мелиоративное состояние имеют почвы на 42912 гектарах, за счет подъема уровня грунтовых вод на 80005 гектарах, а за счет обоих факторов на 24909 гектарах . Анализ мелиоративного состояния почв основных орошаемых массивов, показывает, что земли с хорошим мелиоративным состоянием занимают всего от 34,0 % (Южно-Казахстанская область) до 55,0 % (Жамбылская область) площади орошаемых почв республики . За последние десятилетия важнейшим фактором засоления почв, вследствие сброса в реку большого объёма высокоминерализованных коллекторнодренажных вод, стала оросительная вода. В реке Сырдарья минерализация воды с 0,6-0,7 г/л в 1960 г. повысилась до 1,7-2,0 г/л в 1990 г., количество солей, ежегодно поступающих в рисовые чеки, составляет 40-70 т/год . Ухудшение почвенно-мелиоративных условий связано также с организационно-хозяйственными причинами. Во многих хозяйствах нарушены научно обоснованные севообороты, не ведутся мелиоративностроительные и антифильтрационные работы, практически прекратились работы по поднятию общей культуры земледелия. Все это привело к сокращению площадей орошаемых почв. По данным Агентства РК по управлению земельными ресурсами за период 1991-2006 годы площадь орошаемых почв по стране сократилась на 252,0 тыс. га или на 10,6 % .
Территория области отличается многообразием почв, сложнейшей структурой почвенного покрова. Развиваясь в аридных условиях, почвы области отличаются своей легкой ранимостью, низкой устойчивостью к антропогенным нагрузкам, создающим высокую внутреннюю опасность проявления процессов деградации и опустынивания. Экстенсивное использование плодородия почв области в переходный период привело к потере гумуса, ухудшению водно-физических, физико-химических и биологических свойств почв, что уже вызвало снижение валовых сборов основных сельскохозяйственных культур и усилило зависимость сельского хозяйства от погодных условий .
Кроме того, реформа политического и экономического строя, проведенная в стране, предопределила необходимость коренного изменения земельных отношений и проведения земельной реформы под непосредственным управлением и контролем государства. Земельные реформы, проведенные при переходе к рыночной экономике в силу объективных и субъективных причин, не дали пока должного результата . Отсутствие свободных финансовых средств (в основном долгосрочных кредитов) у многих землепользователей привели к экстенсивному ведению сельскохозяйственного производства, что при- вело в отдельных массивах к ухудшению почвенно-мелиоративных условий, вторичному засолению земель, выходу из строя ранее действовавших скважин вертикального дренажа, износу гидротехнических сооружений, межхозяйственных и внутрихозяйственных ороси- тельных и коллекторно-дренажных сетей. Во многих хозяйствах не соблюдаются технологические требования к возделыванию сельскохозяйственных культур. Нарушены научно обоснованные севообороты, не ведутся мелиоративно-строительные работы, практически прекратились работы по созданию лесополос, поднятию общей культуры земледелия, что привело к деградации почв, истощению земель, увеличению инфекции вредителей, болезней и сорняков. Поэтому решения проблем сохранения и воспроизводства плодородия почв и рационального использования земельных ресурсов являются одним из актуальных задач почвенной науки, имеющих важное государственное значение .
В настоящее время в основных орошаемых землях республики намечается тенденция снижения содержания гумуса, доступных растениям питательных веществ, проявления таких негативных явлений, как опустынивание земель, деградация, дегумификация, эрозия, засоление, уплотнение, загрязнение почвы тяжелыми металлами и пестицидами, истощение плодородного слоя, что в конечном итоге приводит к ухудшению качества земель, снижению плодородия почвы. Основные причины ухудшения состояния орошаемых земель следующие. В последние 20 лет площади засоленных земель расширились и составляют более 2 млн. га. Поэтому требуется улучшение мелиоративного состояния около половины площади орошаемых земель. Следовательно, для сохранения почвенного плодородия, необходимо, с учетом протекающих в почве процессов засоления, принять соответствующие мелиоративные и агротехнические мероприятия. Одной из причин снижения плодородия почв является размещение сельскохозяйственных культур без учета водообеспеченности территории, не соблюдение научнообоснованных севооборотов и чередования культур .
Снижение содержания гумуса в почвах сопровождается ухудшением агрономических, агрофизических свойств и питательного режима почв. Недостаточное внесение органических удобрений, дисбаланс в применении под сельскохозяйственные культуры минеральных удобрений привело к значительному снижению содержания в почве азота, фосфора, калия и ряда микроэлементов. Причиной дефицита питательных элементов в почвах является недостаточный возврат выносимых элементов питания сельскохозяйственными культурами. В этих условиях необходимо внести изменения в существующую систему землепользования и агротехнологию возделывания сельскохозяйственных культур. Такая агротехнология при регулярном возделывании сельскохозяйственных культур с получением высокого и качественного урожая должна быть направлена на улучшение гумусного состояния, а также всех основных химических, физико-химических, физических свойств почв и, в конечном итоге, повышение их плодородия .
Почвы республики расположены в двух природных зонах - сероземной и пустынной, в которых процессы потери и накопления углерода гумуса протекают по-разному. Почвы сероземной зоны, расположенные в предгорьях, на подгорных равнинах и речных террасах относительно больше содержат органического вещества. При длительном орошении и высокой культуре земледелия в них заметно увеличивается содержание общего углерода и углерода гуминовых кислот. Количество гумуса в пахотном 0-25 см слое порядка - 1-1,5 % и его запасы составляют 140-180 т/га в метровом слое. Этого не прослеживается в слабо окультуренных новоорошаемых и новоосвоенных почвах, где запасы органического вещества остаются низкими. Так, в слое 0-20 см этих почв гумуса содержится 0,801,20 %, запасы составляют 22-25 т/га. Луговые почвы этой зоны несколько богаты органическим веществом, в пахотном слое гумуса содержится 1,2-1,7 %. Гумус почв сероземной зоны относительно экологически устойчив. Почвы пустынной зоны приурочены к относительно древним поверхностям пустынных равнин, речным террасам и дельтам рек. Здесь имеют распространение серо-бурые, пустынно-песчаные, такырные почвы и их орошаемые аналоги. Первые два почвенных типов в естественном состоянии содержат самое низкое количество гумуса около 0,30 % (с колебаниями 0,150,50 %) в 0-10 см слое. В такырных почвах в 0-10 см слое гумуса содержится 0,45-0,80 %, а в орошаемых аналогах в слое 0-20 см его количество доходит до 1 % (0,75-1,05 %). В этой зоне в долине и дельтах рек имеют широкое распространение луговые почвы и их орошаемые аналоги. В их верхних 0-2025 см слоях гумуса содержится 1,0-1,60 %. Гумус почв этой зоны менее экологически устойчив .
Для снабжения растений элементами питания, получения высоких устойчивых урожаев возделываемых культур, обогащения почвы органическим веществом как в сероземной зоне, так и в пустынной необходимо применять агротехнологию, включающую севообороты, смену культур и внесение высоких норм органических удобрений (30-40 т/га в год и более). Нами разработана технология, направленная на предотвращение деградации почвы, обогащение ее органическим веществом, что позволяет получить в большом количестве экологически чистый биопродукт. Для осуществления намеченной агротехнологии, направленной на обогащение почвы органическим веществом, улучшение свойств почвы и повышение ее плодородия нами в течение 5 лет в стационарных условиях проведены опыты в звене «хлопчатник - озимая пшеница» с обязательным чередованием культур и посевами промежуточных и внесением высоких норм органических удобрений. В соответствии данной агротехнологии почвенный покров в течение года будет занят растительностью. При этом достигается смягчение влияния водной эрозии на почвенный покров, увеличение в почве содержания органического вещества за счет ежегодного накопления в ней корневых и пожнивных остатков, а также от ежегодного внесения в больших количествах органических удобрений в виде навоза, различных компостов .
На основе выше изложенного предлагаем следующий способ обогащения почвы органическим веществом:
1. С учетом свойств почв подбирать виды основных, повторных культур и их чередование, смена с обязательным посевом промежуточных культур в осенне-зимний период. Посев промежуточных культур может быть исключен, если почва промывается зимой (в начале декабря или в феврале). Предлагается следующая схема чередования культур: 1) осенью (в октябре) высевается озимая пшеница, летом (в июне) уборка урожая пшеницы. Выращивается повторная культура, например, кукуруза или другая культура совмещенная с бобовыми - маш, соя, горох и др. Осенью (октябрь-ноябрь) уборка этих культур и посев промежуточных (овес, ячмень, перко, рапс и др.), весна следующего года - использовать их для корма животных или запашка, как сидерация; 2) весна - посев хлопчатника, осенью (сентябрь - начало ноября) уборка урожая хлопка-сырца. Посев озимой пшеницы и далее, как в пункте 1. Здесь необходимо учесть, кроме урожая основных культур, вегетативная масса их должна измельчаться и заделываться в почву.
2. С учетом содержания в почве гумуса и основных элементов питания растений, вносить высокие нормы (ежегодно от 20 до 40 т/га и выше в течение 3-4 лет) органических удобрений в виде навоза, органоминеральных компостов из местных сырьевых ресурсов (низкосортные фосфориты, фосфогипс, бурые угли, бентониты, глаукониты и др.) в определенных соотношениях с органическими удобрениями (навоз крупнорогатого скота, птичий помет и др.). 3. Сохранение закона возврата питательных элементов растений в почве. Известно, только около 30 % питательных веществ выносится урожаем основных культур (хлопчатник, зерновые и др.), а остальная часть возделываемых культур (если не используется как корм для животных) должна быть возвращена в почву. Это можно достичь измельчением оставшейся вегетативной массы основных культур и заделкой в почву на глубину 15-20 см или части его использовать как материал для мульчирования.
4. Уделить особое внимание на обработку почвы. Она должна быть минимальной как при подготовке почвы к севу и в период вегетации основных культур, так и по глубине пахоты. Предлагаем вспахивать (рыхление) почву на глубину 10-15-20 см в зависимости от почвенных условий, ее физических свойств. Но рыхление не глубже 20 см. Цель - создание за короткий 3-4-летний срок, обогащенный органическим веществом плодородный пахотный слой.
1. В связи с изложенным, исходя из анализа состояния земельных ресурсов, реализация мероприятй по эффективному управлению земельными ресурсами должна базироваться на оперативном внедрении в ходе земельных преобразований результатов фундаментальных и прикладных научноисследовательских и опытно-конструкторских работ, выполняемых научноисследовательскими учреждениями республики. Научно-исследовательские работы необходимо усилить по следующим основным направлениям:
Разработка теоретических основ и методов повышения плодородия почв в интенсивных системах орошаемого земледелия; - совершенствование и внедрение методов комплексной оценки, агропризводственной группировки почв;
Внедрение новых методов дистанционного зондирования и ГИС-технологий в земледелие; - разработка эффективных способов рассоления засоленных почв, улучшения их мелиоративного состояния, эродированных, переуплотненных, деградированных и техногенно загрязненных почв;
Разработка и внедрение в сельскохозяйственное производство научнообоснованных схем севооборотов, чередования и размещения сельскохозяйственных культур; - разработка новых систем применения минеральных удобрений под различные сельскохозяйственные культуры с учетом применения новых форм органических удобрений, органоминеральных композиций и местных минеральных сырьевых ресурсов.
Разработка научных основ методов, средств и технологий ведения государственного земельного кадастра и землеустройства.
2. Орошаемые почвы сероземной зоны содержат в пахотном 0-25 см слое порядка 1,0-1,5 % гумуса и его запасы составляют 140-180 т/га в метровом слое. Еще меньше содержится гумуса в почвах пустынной зоны. В автоморфных почвах орошаемой части в пахотном 0-20 см слое гумуса содержится порядка 0,80-1,20 %, а в гидроморфных их аналогах несколько больше - 1,101,70 %.
3. Применяемая нами агротехнология возделывания культур, включающая смену и чередование культур, посевы промежуточных с внесением высоких норм органических удобрений (из расчета 40 т/га и более совместно с заниженными нормами минеральных удобрений), позволяет обогатить гумусом корнеобитаемый слой почвы за 3-4 года в 1,2-1,3 раза.
4. Для обогащения почвы органическим веществом, сохранения и повышения ее плодородия необходимо применять предложенные агротехнологии и ежегодно в течение 3-4 лет вносить совместно с заниженными нормами минеральных удобрений высокие нормы органических удобрений порядка 20-40 т/га.
Библиографическая ссылка
Байшанова А.Е., Кедельбаев Б.Ш. ПРОБЛЕМЫ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ОРОШАЕМЫХ ПОЧВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН // Научное обозрение. Биологические науки. – 2016. – № 2. – С. 5-13;URL: https://science-biology.ru/ru/article/view?id=991 (дата обращения: 16.07.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
УДК 631.445.52
- САНИИРИ,
(Каршинский инженерно экономический институт, Узбекистан)
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ
ПОДВЕРЖЕННЫХ ЗАСОЛЕНИЮ
В статье перечислены проблемы и причины снижения продуктивности орошаемых земель по причинам возникновения и развития засоления почв, ухудшения качества воды. На основе анализа ситуации, авторами показана роль мелиорации в повышении продуктивности засоленных земель и даны предложения по стратегии улучшения их мелиоративного состояния.
Problems and causes of efficient lowering of irrigated soils for beginning and developing soil salinity, making worse water quality are enumerated in the article. On the base situation analyze authors showed role of melioration in raising efficiency of salinity soils and are made an offer for strategy of improvement their meliorative state.
В нашем регионе, расположенном в аридной зоне, очень много проблем, связанных с ирригацией и мелиорацией. Орошаемое земледелие представляет собой основу сельского хозяйства региона. На фоне большого разнообразия природных условий орошаемой зоны не удовлетворительное управление водой на различных функциональных уровнях оросительных систем создает множество проблем ухудшающих плодородие почв и качество земель, находящихся в сельскохозяйственном использовании, а также к усугублению экологических проблем, выражающемся в засолении и загрязнении орошаемых почв, грунтовых вод и водных источников.
Орошаемое земледелие в Узбекистане, до начала массового освоения земель, начавшегося примерно с середины прошлого столетия, было приурочено к долинам рек, их первым и вторым террасам и дельтам. Это объяснялось слабыми техническими возможностями водозабора в то время и относительно благоприятными гидрогеологическими и почвенными особенностями территории. Поверхностному засолению были подвержены лишь периферии, так называемых, конусов выноса рек и дельтовые участки древнего орошения.
Основные массивы засолённых почв Узбекистана приурочены к региональным зонам выклинивания подземных вод, даже имеющим относительно малую минерализацию 2 –5 г/л, а также к дельтовым участкам рек и местным понижениям рельефа. Здесь и происходило образование солончаков.
К числу наиболее типичных понижений в степной и пустынных зонах, имеющих значительные площади солончаков, можно отнести Шурузякское и Арнасайское понижения в Голодной степи, Чарагылское и Денгизкульское – В Каршинской степи, а также Тудакульское, Шорсайское и Шоркульские – в Бухарском оазисе.
В условиях засушливого климата, самым мощным и постоянно действующим источником засоления орошаемых почв, является легкорастворимые соли в водах рек. С возрастанием степени использования поверхностного стока рек на орошение, увеличивается аккумуляции их в почвах и подстилающих отложениях. На регулярно орошаемых землях местом аккумуляции солей могут служить микро повышения, являющиеся результатом некачественной планировки поверхности полей, плохо орошаемые или не орошаемые участки, смежные с орошаемыми территориями, а также понижения, к которым существует постоянный приток грунтовых вод с соседних орошаемых территорий.
Орошение полей оказывает решающее влияние на перенос солей в почвах. Оросительная вода является и мощным источником солей для почвы, (поскольку около 80% её расходуется на испарение, а соли остаются в почве) и, одновременно, «транспортёром» их в глубокие подпочвенные слои при регулярном и своевременном проведении поливов. От того, как ведется орошение, насколько оно восполняет природный дефицит влаги почвенного слоя, а не бесполезно, минуя поверхность поля, питает грунтовые воды потерями, зависит хозяйственное благополучие орошаемых земель и экологическое состояние орошаемых территорий . Недостаточное орошение локальных участков всегда приводит к засолению их за счет притока со смежных, хорошо орошаемых территорий.
Условия транспорта солей от гор в сторону водоёмов конечного стока в естественных условиях под интенсивным воздействием орошения и дренажа, резко изменяется, как на локальном, так и региональном уровне. Меняются гидрогеологические процессы на орошаемых территориях и гидрологический режим почв. Это заключается в том, что:
Оросительные каналы мелиоративных систем создают источники сосредоточенного поступления потерь воды в грунтовые воды, формируя тем самым местную их напорность;
Несовершенная техника полива не в состоянии обеспечить равномерное распределение воды по полям, потери воды на полях приурочены к начальным (глубинный сброс) и концевым (поверхностный сброс) участкам борозд, что вызывает локальное засоление почв;
Дренаж в, основном, работает не на отведение оттока вод поступивших на поля, а отводит грунтовые воды, поднявшиеся от потерь из каналов или сбросы с полей. Поэтому он не столько поддерживает баланс солей в почвенном слое на полях, сколько отводит все не производительные потери воды (на% обратно в водоисточники!).
Для формирования водно-солевого режима почвы очень важно, каким путём и как она попадает в неё. Тем не менее, в настоящее время в реальной существующей ситуации сезонное засоление орошаемых земель почти повсеместно происходит не столько за счет качества оросительных, сколько за счет подтягивания солей, растворенных в грунтовой воде, происходящего в результате нарушения поливного режима. При испарении в корнеобитаемую зону из грунтовых вод зачастую привносится больше солей, чем при поливах даже минерализованной водой.
Развитию современных взглядов на методы мелиорации засолённых почв способствовало бурное развитие орошаемого земледелия с середине прошлого столетия. Столкнувшись с проблемами возникновения "вторичного" засоления земель, по большей части исходно засолённых или подверженных засолению, вызванными несовершенством применяемых способов полива и слабой дренированности территорий в начале массового освоения новых земель, учёные и инженеры начали искать способы выхода из создавшегося положения.
Метод промывок затоплением был заимствован из прошлого опыта земледельцев и механически перенесён в новые условия, совершенно отличные по водообеспеченности, степени использования земельного фонда и, самое существенное, по гидрогеологическим условиям.
Сами по себе эти идеи были достаточно разумны, но их осуществление несовершенными методами водораспределения на полях привели, как теперь видно, к катастрофическим последствиям.
Дело в том, что были упущены и не решены две основные, самые сложные и дорогостоящие проблемы - техники полива и отвода солей.
Первая проблема связана с тем, что равномерность распределения воды по полю и строгое нормирование оросительной воды с помощью совершенных средств полива дорого стоит, (хотя и окупается, если рассматривать систему в целом) .
Вторая проблема - нерешенные на региональном и глобальном уровне вопросы отвода дренажно-сбросных вод.
Сброс этих вод, как говорилось выше, попадает, по большей части, обратно в водоисточники, что превращает идею промывного режима орошения почвы в абсурд , поскольку соли отводимые дорогостоящим дренажем с одних массивов, стали источником соленакопления на других.
Эти две проблемы в настоящее время являются ключевыми в мелиорации засолённых земель.
Материалы исследований по Голодной и Каршинской степям и другим регионам свидетельствуют, что часто успех освоения зависит не от начальной глубины и степени опреснения корнеобитаемого горизонта, а от режима орошения и агротехники тех культур, которые возделываются вслед за промывками. Поэтому промывку следует рассматривать не как самостоятельное мероприятие, а как элемент комплексного освоения засоленных земель в увязке с принятыми на эксплуатационный период инженерными решениями. Это позволит оценить приемлемость того или иного способа по условиям минимума затрат материальных и людских ресурсов в расчете на единицу получаемой продукции. При этом, следует, по возможности, обходиться при проведении промывок тем парком механизмов, который имеется в хозяйствах, так как это наиболее экономично.
При дефиците техники, воды и при неудовлетворительном состоянии дренажных систем, такие промывки большими нормами проводятся все меньше и меньше. В сложившихся условиях следует пересмотреть принципы коренных мелиораций, так как проблема засоления становится даже более актуальной, чем ранее, а вопросы реконструкции систем, дефицита воды и материально-технических средств становятся все более проблематичными.
В поисках путей решения проблем мелиорации засоленных почв отечественными и зарубежными исследователями предложены способы более эффективного удаления солей с меньшими удельными затратами промывной воды, позволяющие, используя технически несложные и относительно дешевые приемы распределения воды по поверхности полей, совмещать постепенное опреснение почв с улучшением их водно-физических свойств и плодородия. К ним относятся прерывистые промывки с использованием различных способов полива, в зависимости от водопроницаемости грунтов и рельефа поверхности.
Промывки при этом проводятся отдельными поливами нормой 2-3 тыс. м3/га с интервалами от 3-5 до 10-15 дней и более, в зависимости от метеорологических и организационно-хозяйственных условий. При заполнении свободной емкости интервалы определяются сработкой грунтовых вод дренажем на глубину 1,5-2,0 м. При этом, как показывает опыт, эффект промывки снижается от полива к поливу и после 4-5 полива вынос солей практически прекращается.
Прерывистый режим водоподачи позволяет максимально использовать свободную емкость зоны аэрации для аккумулирования солей, вымываемых из верхних горизонтов, за счет нормирования поливов, тем самым, устраняя необходимость строительства временного дренажа. Наличие свободной емкости обеспечивает равномерное рассоление верхних почвенных слоев по ширине междренья, так как скорость впитывания в этом случае не будет зависеть от расстояния до дрены (в отличие от скоростей фильтрации при полном насыщении свободной емкости).
Сочетание высокой влажности промывной толщи с хорошей дренированностью способствует развитию аэробных процессов в промываемой толще. После опреснения слоя, достаточного для получения всходов, возможен посев культур-освоителей и продолжение промывки, совмещенное с их выращиванием. Особенно целесообразны прерывистые промывки в районах, где ощущается острый дефицит оросительной воды.
В принятых нормах орошения сельскохозяйственных культур для ликвидации сезонного засоления рекомендовано проведение профилактических промывных поливов, которые являются одновременно и влагозарядковыми. Нормы вегетационных поливов, как правило, рассчитаны на то, что в сочетании с влагозарядковыми и профилактическими поливами они будут поддерживать "промывной" режим орошения, когда все соли, поступающие на поле с оросительной водой за год, будут отводиться с грунтовыми водами дренажем. При нарушении нормального поливного режима сельскохозяйственных культур в условиях дефицита водных ресурсов в вегетационный период или по хозяйственным причинам, когда значительную часть жаркого периода вегетации не выращиваются сельскохозяйственные культуры (например, повторные культуры после озимых зерновых), на землях с относительно близкими и минерализованными грунтовыми водами происходит сезонное накопление солей.
Обязательным условием, определяющим эффективность эксплуатационных промывок, является обеспечение дренированности орошаемых земель и нормальное функционирование существующей коллекторно-дренажной сети. Однако дренаж, (горизонтальный, вертикальный и др.), создает лишь условия для нисходящей фильтрации в промываемой толще почвы. Создание надежного и экономичного дренажа обеспечивает определенный мелиоративный фон, но не может само по себе решить задачу борьбы с засолением. Для обеспечения рассоления на фоне дренажа необходимо осуществить промывку или создать промывной режим орошения, соответствующий выбранному мелиоративному режиму сочетанием дренажа, водоподачи и агротехники. Это сочетание определяет взаимодействие оросительных и грунтовых вод и влияет на суммарное водопотребление.
Почвенный слой сравнительно мал по толщине, поэтому поливная вода должна дозироваться так точно и равномерно по площади поля, чтоб создать в корнеобитаемом слое необходимый водный и, особенно, солевой режим. Недоучёт этого обстоятельства, в значительной мере, привёл к тем трудностям, которые наблюдаются на орошаемых землях подверженных засолению в бассейне Аральского моря.
Применение совершенной техники полива может развязать целый узел проблем. Она экономит до 40 % оросительной воды на поле, создает благоприятный водно-солевой режим, повышающий урожайность сельскохозяйственных культур почти вдвое, дает возможность выдерживать необходимые агротехнические требования при выращивании сельхозкультур, предотвращает глубинный и поверхностный сброс воды, обеспечивает равномерность водораспределения по площади поля, что способствует улучшению мелиоративного состояния земель.
Возможные пути выхода из кризисной ситуации.
Тотальная реконструкция оросительных систем, создававшихся столетиями сегодня не возможна, прежде всего, по экономическим причинам. Тем более проблематичен перевод орошения на совершенную технику полива. Что можно и нужно сделать уже сегодня, практически без больших затрат?
Прежде всего, организовать нормирование и упорядочение водопользования, без чего, вообще говорить об эффективном использовании водных ресурсов не стоит.
Продолжить реконструкцию гидромелиоративных систем, там, где это крайне необходимо.
Создать юридические и экономические стимулы для поощрения применения совершенной техники полива, прежде всего для тех условий, в которых уже сегодня можно получить реальную экономию воды и реальную окупаемость затрат.
Уже сегодня применение совершенной техники полива может оказаться рентабельным для отдельных фермеров на системах с большой водопроницаемость почв и дефицитом оросительной воды, поднимаемой насосами. Такая ситуация характерна для орошаемых адыров Ферганской долины и других аналогичных по природным условиям районов.
В настоящее время, как ни странно, недостаточно изучены процессы переноса солей и управления ими именно в почвах . Требуется новая региональная концепция их мелиорации, с учётом экономических условий и экологических последствий при анализе ранее принятых технических решений. В условиях Аральского кризиса, в большой мере связанного с исчерпанием водных ресурсов бассейна при сегодняшнем уровне технического состояния гидромелиоративных систем, эти проблемы становятся жизненно важными для региона. Для оперативного управления этими процессами, прежде всего, должна быть усилена служба мониторинга орошаемых территорий, потенциально опасных для развития процессов вторичного засоления. Развитие этой службы видится в применении технологий дистанционного картирования в сочетании с методами GIS. Кроме того, широкое применение должны найти методы наземного упрощенного оперативного контроля засоления для целей управления засолением почв на конкретных полях в течение вегетации.
Реалии сегодняшнего дня вынуждают искать определенные способы наиболее безвредного для почв и выращиваемых на них растений. Теоретической основой использования для орошения и промывок высокоминерализованных вод является то, что концентрация солей в них значительно ниже, чем в почвенных растворах. Для орошаемых почв оптимальная концентрация солей в почвенных растворах - 3-5 г/л, при 6 г/л наблюдается слабое угнетение роста растения, 10-12 г/л - сильное угнетение, при 25 г/л оно гибнет. Таким образом, воду с содержанием солей до 3-5 г/л теоретически (при условии свободного гравитационного стока и обеспечения непрерывной подачи воды) можно использовать, не причиняя ущерба растениям. Однако на практике следует учитывать следующее: солеустойчивость культуры и фазы развития растений; высокое испарение; недостаточное оперативное контролирование засоления или осмотического потенциала почвы; несвоевременность проведения поливов и низкий уровень их технологии; необеспеченность оттока вод.
В этой связи воду с минерализацией свыше 3 - 5 г/л следует использовать очень осторожно и, как правило, в разбавлении речной водой. Обязательно следует учитывать не только вид орошаемых культур, но и сорта, которые могут оказаться более чувствительны к солям. Применение дренажных вод для покрытия дефицита оросительной воды более перспективно для выращивания солеустойчивых культур (хлопчатник, озимая пшеница).
При использовании на орошение вод повышенной минерализации в почвенном поглощающем комплексе отмечается вытеснение кальция натрием и магнием (на 5-6% от суммы). Установлено, что увеличение содержания поглощенного натрия в почве связано с увеличением степени ее засоления и имеет обратимый характер, т. е. при промывке и орошении обычной речной водой соотношение обменных катионов натрия и магния снижается, а кальция увеличивается. Если опасность процессов осолонцевания почв на рассматриваемой территории при использовании минерализованных вод практически отсутствует, то опасность вторичного засоления почв представляет серьёзную угрозу. Прогнозы использования минерализованных вод на легких почвах (легкие суглинки, супеси и пески), проведенные исходя из условия поддержания не вредящей урожаю концентрации солей в почвенном растворе, показали, что: при минерализации воды 2 г/л норму надо увеличивать на 5-7%; 3 г/л - на 20%, а при 4 г/л - до 30-50%. На средних суглинках даже при минерализации воды 2 г/л подачу воды надо увеличить на 10%. Насколько реальна возможность такого увеличения оросительной нормы, зависит от многих условий, но, прежде всего, от глубины грунтовых вод и от дренированности участка, которая должна обеспечивать отток дополнительных объемов воды.
В республиках Средней Азии свойства почв, качество воды и состав основных сельскохозяйственных культур в большинстве случаев позволяют относительно безопасно применять коллекторно-дренажные воды. Отрицательным последствием может быть, в основном, соленакопление. Вследствие невысоких сорбционных свойств почв и большой доли кальциевых солей в воде и почве процессы осолонцевания почв практически исключаются. Соленакопление, лишь попутно, приводит к увеличению долей обменного натрия и магния в поглощающем комплексе почв. Опыты показывают, что при рассолении эти процессы обратимы, тем не менее, использовать воду с минерализацией свыше 3-5 г/л, не следует. В случае же необходимости их применения, обязательно следует учитывать вид орошаемых культур по солеустойчивости (изменяющейся у некоторых видов по фазам развития), а также водопроницаемость и гранулометрический состав почвы. При этом важно не допускать засоления почв путем подачи дополнительных объёмов воды. При наличии воды и хорошего оттока с поля это можно осуществлять в период вегетации, учащая поливы или завышая нормы "нетто". При недостаточности воды в вегетацию и плохой дренированности, следует промывать почвы в невегетационный период, выбирая для промывки время, когда грунтовые воды наиболее глубоки.
Какие же возможные альтернативы выхода из создавшегося положения в будущем могут быть предложены?
Мы рассмотрели схематично несколько возможных вариантов стратегий развития ирригации в сравнении с существующими условиями (вариант 1). Вариант 2 представляет собой идеи, реализованные в работе , где рассматривалась только частичная реконструкция оросительных систем. Вариант 3 предусматривает применение совершенной техники полива без повышения существующего уровня совершенства ирригационных каналов. В варианте 4 рассмотрены последствия применения совершенной техники полива и повышения существующего уровня совершенства ирригационных каналов до мирового уровня. То есть, вариант 4 является пределом, выше которого при современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур вряд ли можно подняться. Эти расчёты наглядно показывают, какие возможности развития орошаемого земледелия при ограниченном размере водных ресурсов может дать использование совершенных способов полива и реконструкции гидромелиоративных систем.
Заключение.
В работе проанализированы природные и технические причины экологического кризиса в орошаемом земледелии Узбекистана. Поставлен вопрос об изменении концепции мелиорации подверженных засолению земель и предложены варианты выхода из современного положения в перспективе путем совершенствования гидромелиоративных систем различными способами.
1. и др. Расчётные значения оросительных норм сельскохозяйственных культурв бассейнах рек Сырдарьи и Амударьи. Ташкент, «Средазгипроводхлопок», 1970. С.292. 2. Генеральная схема развития орошаемого земледелия и водного хозяйства республики Узбекистан на период до 2015 года. «Водпроект», Ташкент, 2002. 3. Парфёнова Н. И., Решёткина Н. Экологические принципы регулирования гидрогеологического режима орошаемых земель. .1995, 360 с. 4. , Ямнова И. А, Благоволин районирование засолённых почв бассейна Аральского моря (география, генезис, эволюция. М., 19с. 5. , О выборе противофильтрационных и дренажных мероприятий при проектировании оросительных систем. Гидротехника и мелиорация, 1977, № 5, с.44-51.
