Экологические аспекты мелиорации засоленных орошаемых почв аридных регионов

УДК 631.4.631.6

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕЛИОРАЦИИ ЗАСОЛЕННЫХ ОРОШАЕМЫХ ПОЧВ АРИДНЫХ РЕГИОНОВ

© 2008 Мирзоев Э.М.-Р., Баламирзоев М.А. Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН

Изложены влагосберегающие технологии и способы мелиорации засоленных орошаемых почв Прикаспийской низменности.

Water-saving technologies and ways of improvement of salted irrigated soils of the Caspian lowland are given.

Ключевые слова: мелиорация, засоленные почвы, аридный регион, орошение, рассоление.

Keywords: land improvement, salted soils, arid region, irrigation, brining.

Существующие традиционные методы мелиорации засоленных почв, как известно, связаны со значительными капитальными затратами и большим расходом пресной воды на промывки и поддержание промывного режима орошения. Расход воды при этом колеблется в пределах от 10-20 тыс. м3/га до 50 тыс. м3/га. Результаты научных исследований [4, 5, 7, 9, 10]

свидетельствуют об имеющих место отрицательных последствиях

поверхностного орошения, связанных с нерегламентированным использованием поливной воды. Развивающиеся в результате этого негативные почвенные процессы, такие, как дегумификация, обескальциевание, ощелачивание,

слитизация, вторичное засоление, осолонцевание, заболачивание, приводят к разрыву взаимосвязи возделываемых культур со средой обитания - почвой. Они снижают производительную способность почв и приводят к полной потере почвенного плодородия.

Исследования показывают, что поверхностный гидроморфный режим увлажнения почв является экологически негативным и порочным [1]. В аридных условиях Прикаспийской низменности

Дагестана ни капитального, ни коренного, ни бессрочного рассоления почв не происходит. Это подтверждают наши повторные солевые съемки как на староорошаемых почвах, так и на почвах рисовых инженерных систем,

эксплуатируемых длительное время с годовым расходом пресной воды 25-30 тыс. м3/га и более. Наибольшее рассоление под рисом достигается в пахотном слое почвы, а в отдельных случаях в слое 0-30 см отмечается накопление солей, связанное с наличием глинистых горизонтов [3]. Положительные

результаты мелиоративного освоения сильнозасоленных почв под рисовники являются недолговечными и

неустойчивыми [6]. Лишняя вода вовлекает в новый гидрохимический круговорот геологически

стабилизировавшиеся (консервированные) на определенной глубине древние солевые аккумуляции Прикаспия.

При автоморфном режиме увлажнения почв естественными

атмосферными осадками, которые составляют от 250 до 400 мм в год в условиях Прикаспийской низменности, на неорошаемых почвах солевые накопления отмечаются с глубин 10, 20

и 30 см, в зависимости от гранулометрического состава

генетических горизонтов. Чем легче гранулометрический состав, тем глубже солевые накопления из-за хорошей

водопроницаемости. Это и побудило нас к созданию оптимального водносолевого режима почвы за счет

дополнения недостающих атмосферных осадков для возделываемых культур с использованием дождевальных и капельных технологий подачи воды без проведения длительных промывок с затратой большого объема пресной

воды. Экспериментальные исследования были выполнены на трудно-

мелиорируемых лугово-каштановых глинистых сильносолончаковых почвах участка «Г ерменчик» Дагестанского НИИСХ. Глубина залегания грунтовых вод 3,5-4,0 м, минерализация 30-40 г/л. Исходное засоление почв имело 0,9-2,0% солей на массу сухой почвы. Тип засоления - хлоридно-сульфатный. Содержание гумуса в почве очень низкое - в пределах 2,33-2,65%. Общая скважность в слое 0-20 см составляет 50,8%, которая является одновременно и

показателем полной влагоемкости (ПВ) почв. Почвы имеют высокую плотность (1,38 г/см3) и низкую

водопроницаемость, коэффициент

фильтрации их составляет 0,03-0,08 м/сутки. Для увеличения

водопроницаемости и рассоления почв была разработана принципиально новая технология подготовки почвы под посев [8]. Она включает: устройство вдоль уклона поля кротовых дрен на глубине

0,8 м через 1,0 м, сопряженных с кротовым собирателем закрытого или открытого типа; устройство щелевых дрен на глубине 0,7 м через 1,0 м перпендикулярно к кротовым дренам; глубокую вспашку без оборота пласта или глубокое рыхление (40-60 см) и подготовку поля под посев (дискование, боронование). При этом почвенный профиль сильно разрыхляется с образованием множества трещин, а под почвой на заданной глубине (0,7-0,8 м) образуется своеобразная щелевокротодренажная отточная сетка. Водопроницаемость почвы в этом случае увеличивается в 18 раз (табл. 1).

Таблица 1

Водопроницаемость почвы опытного образца

Водопроницаемость, мм/мин

Варианты 1-й час 2-й час 3-й час 4-й час 5-й час 6-й час сред. за 6 часов

Контроль 0,28 0,04 0,04 0,05 0,03 0,03 0,08

Щелево-кротодренажная сетка под почвой с глубокой вспашкой без оборота 3,82 1,22 1,13 0,94 0,79 0,79 1,45

Вслед за посевом культуры люцерны проводились поливы дождеванием с использованием ДМ «Волжанка». До и после этого полива выполнялись солевые съемки почвогрунтов. Поливы

проводились нормами 150-250 м3/га и 250350 м3/га с учетом потребности

возделываемой культуры, дополняя

недостающие атмосферные осадки, при пороге влажности активного

корнеобитаемого слоя почвы 70-80% ПВ. Динамика солевого режима почвы исследовалась методом повторных съемок на стационарных площадках, что подтвердило эффективность разработки по оптимизации солевого режима почв в активном корнеобитаемом слое для растений (табл. 2, 3).

Таблица 2

Изменение солевого состава почвы при орошении дождеванием

Глубина Ионы Весна Осень % от ис- Солевой состав

Весна Осень

соли мг-экв. % соли мг-экв. %

0-30 СОэ" Не обнар. Не обнар. - Са(НСО3)2 0,79 8,95 Са(НСО3)2 0,59 6,27

НСОэ' 0,79 0,59 74,68 СаSO4 0,69 7,82 СаSO4 3,13 33,30

Сі' 2,32 1,48 63,79 MgSO4 1,44 16,32 MgSO4 2,82 30,00

SO4" 5,71 7,33 128,37 Na2SO4 3,68 40,58 Na2SO4 1,38 14,69

Са" 1,48 3,72 251,30 ЫаС! 2,32 26,33 N3^ 1,48 15,74

1^" 1,44 2,82 195,83

№' 5,90 2,86 48,47 Сумма 8,82 100 Сумма 9,40 100

30-100 СОэ" Не обнар. Не обнар. - Са(НСО3)2 0,68 2,90 Са(НСО3)2 0,57 3,08

НСОэ' 0,68 0,57 83,82 Са SO4 6,11 26,12 СаSO4 6,07 32,79

СІ' 4,36 3,01 69,04 MgSO4 4,28 18,30 MgSO4 5,41 29,23

SO4" 18,35 14,93 81,91 Na2SO4 7,96 34,04 Na2SO4 3,45 18,64

Са" 6,79 6,64 97,79 ЫаС! 4,36 18,64 №С! 3,01 16,26

Мд" 4,28 5,41 126,40

№' 12,32 6,46 52,44 Сумма 23,39 100 Сумма 18,51 100

Таблица 3

Солевой режим почвы при дождевании

Соли в слое 0-50 см. Исходное 1-й полив 2-й полив 3-й полив

СІ, мг-экв 1,35 0,90 0,54 0,43

SO4, мг-экв 9,25 8,87 7,78 4,31

СІ, % 100 66,7 40,0 31,8

SO4, % 100 95,9 84,1 46,6

Содержание солей по хлору и сульфатам составило 1,48-3,01 мг-экв и 7,33-14,03 мг-экв, соответственно против исходного содержания их 2,32-4,36 мг-экв и 5,71-18,35 мг-экв на массу сухой почвы. При этом произошло улучшение качественного состава солей за счет снижения содержания солей сильных

оснований и сильных кислот (КаС1, Ка28 04) соответственно до 15,74-16,26% и 14,69-18,64% против исходного содержания их 18,64-26,33% и 34,0440,58%. Данные солевых съемок почв до начала орошения и после 7-летнего орошения представлены солевыми

профилями (рис. 1).

Рис. 1. Солевые профили трудномелиорируемых почв и их изменение при орошении дождеванием

Результаты исследований показывают, что вопреки существующему мнению в мировой практике о неэффективности дождевания на засоленных и склонных к засолению почвах ввиду усиления процессов вторичного засоления автоморфный режим увлажнения почв, дополняя недостающие атмосферные осадки для возделываемых культур с использованием дождевальных машин, обеспечивает постепенное рассоление корнеобитаемого слоя почвенного профиля и не вызывает процессов вторичного засоления почв. При орошении дождеванием на

экспериментальном поле было получено по 350-450 ц/га зеленой массы люцерны.

На луговых тяжелосуглинистых среднесолончаковых почвах

капельно-

молодого

колхозе

экспериментального участка струйного орошения яблоневого сада в «Хасанайский» Бабаюртовского района также отмечено значительное снижение содержания в почвенном профиле легкорастворимых солей. Содержание хлористых и вредных сернокислых солей в метровом слое почвы составило соответственно: 0,19-0,26мг-экв и 1,174,45 мг-экв против исходного содержания их 0,4-0,6 мг-экв и 4,7-7,0 мг-экв на массу сухой почвы. Снижение содержания хлористых и вредных сернокислых солей при этом составило соответственно 52,5-56,7% и 36,4-75,1% по отношению к исходному их содержанию (рис. 2).

Рис. 2. Солевые профили почв и их изменение при капельном орошении

Выполненные исследования

указывают на возможность перехода к новому направлению мелиорации почв аридных регионов по типу автоморфного режима увлажнения, который, дополняя недостающие атмосферные осадки для возделывания сельскохозяйственных культур с использованием

дождевальных, капельных и других водосберегающих технологий подачи воды на орошение [1, 2], улучшает мелиоративное состояние земель за счет сохранения стабильности естественного уровня минерализованных грунтовых вод путем исключения

ненормированных поливов, приводящих к подъему грунтовых вод и вторичному засолению почв. При оросительных мелиорациях по типу режима увлажнения необходимости капиталоемких

коллекторно-дренажных и оросительных систем в земляном русле. Переход на

автоморфного почв нет строительства загущенных

водосберегающие технологии орошения позволит экономить оросительную воду, что имеет большое значение в связи с прогнозом острого дефицита пресной воды в ближайшем будущем.

Исходя из выполненных исследований, можно сделать следующие выводы:

1. Автоморфный режим увлажнения

орошаемых почв аридных регионов, дополняя недостающие атмосферные осадки, с применением экологически безопасных водосберегающих

технологий замкнутого цикла (по трубопроводам без утечки воды) с использованием дождевых, капельных и других способов подачи воды, отвечает принципам сохранения экологического равновесия зональных природных условий почвообразования.

2. Переход к новому направлению мелиорации орошаемых почв аридных регионов по типу автоморфного режима их увлажнения явится новой стратегией развития ирригации в XXI столетии.

Примечания

1. Айдаров И.П. Принципы разработки ресурсосберегающих природоохранных и экологически безопасных технологий мелиорации сельскохозяйственных земель. Мелиорация и водное

хозяйство. 1993. №1. - С. 31-32. 2. Айдамиров Д.С. Совершенствование эксплуатации

оросительных систем. - Махачкала: Издательство «Юпитер», 2003. - 521 с. 3. Андрюшин М.А., Зверева Л.Д. Опыт рассоления почв дельты Терека культурой риса при глубокой водоотводящей сети // Почвоведение. 1970. №2. - С. 119-132. 4. Балабикян Р.А., Попов А.А. Изменение свойств и плодородия обыкновенных (предкавказских) черноземов Нижнего Дона при орошении // Изв. СКНЦВШ. Естественные науки. 1988. №1. - С. 9-12. 5. Волобуев В.Р. Научные основы мелиорации тяжелых засоленных земель // Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания «Прогрессивные методы мелиорации и освоения тяжелых засоленных почв» (21-23 апреля, г. Баку). - М.: Издательство ЦБНТ Минводхоза СССР, 1981. 6. Добровольский Г.В., Федоров К.Н., Стасюк И.В., Можарова Н.В., Быкова Е.П. Типизация структурного почвенного покрова равнинного Дагестана и его антропогенная устойчивость // Почвоведение. 1991. №3. - С. 5-14. 7. Зайдельман Ф.Р. Гидрологический фактор

антропогенной деградации почв и меры ее предотвращения // Почвоведение. 2000. №1. - С. 1272-1284. 8. Мирзоев Э.М.-Р. Способ рассоления орошаемых земель. Авторское

свидетельство СССР. № 709758. 1979. 9. Морозова А.С. Мелиорация засоленных почв //

Степные просторы. 1990. №7. - С. 20-21. 10. Попов А.А., Попов А.Ал. Экологическое

обоснование дренажа орошаемых земель на Северном Кавказе // Изв. СКНЦВШ. Естественные науки. 1991. №1. - С. 21-25