Особливості формування водно-сольового режиму темно-каштанових ґрунтів півдня України в умовах тривалого зрошення на фоні горизонтального дренажу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Херсонський державний аграрний університет

УДК 631.6:631.4:631.95

Особливості формування водно-сольового режиму темно-каштанових ґрунтів півдня України в умовах тривалого зрошення на фоні горизонтального дренажу

06.01.02 - сільськогосподарські меліорації

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Ладичук Дмитро Олександрович

Херсон 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському державному аграрному університеті, Міністерство аграрної політики України

Захист дисертації відбудеться “_23_” червня 2000 р. о 10-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.47.830.01 в Херсонському державному аграрному університеті за адресою: 73006, Херсон, вул. Р. .Люксембург, 23, Херсонський державний аграрний університет.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці університету за адресою: 73006, Херсон, вул. Р. .Люксембург, 23, ХДАУ.

Автореферат розісланий “_22_” травня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат сільськогосподарських наук, доцент Лазер П.Н.

АНОТАЦІЯ

Ладичук Д.О. Особливості формування водно-сольового режиму темно-каштанових грунтів півдня України в умовах тривалого зрошення на фоні горизонтального дренажу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата сільськогосподарських наук за фахом 06.01.02 - сільськогосподарські меліорації. Херсонський державний аграрний університет. - Херсон, 2000.

У роботі викладені результати комплексних досліджень особливостей формування водно-сольового режиму безстокових і слабодренованих агроландшафтів Кримського Присивашшя і району біосферного заповідника "Асканія - Нова". Дано комплексну оцінку агромеліоративної ефективності горизонтального дренажу за 1977 - 1996 рр.. Встановлено закономірності зміни водного режиму та фізико - хімічних властивостей темно - каштанових грунтів і спрогнозовано подальший напрямок їх розвитку.

Встановлено параметри оптимального меліоративного режиму, що забезпечує підвищення родючості темно - каштанових грунтів, одержання високих і гарантованих урожаїв сільськогосподарських культур, підвищення екологічної стійкості агроландшафтів на півдні України.

Ключові слова: темно-каштанові грунти, водно-сольовий режим, горизонтальний дренаж, зрошення, урожайність.

АННОТАЦИЯ

Ладычук Д.А. Особенности формирования водно-солевого режима темно-каштановых почв юга Украины в условиях длительного орошения на фоне горизонтального дренажа. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.02 - сельскохозяйственные мелиорации. Херсонский государственный аграрный университет. - Херсон, 2000.

Исследованы вопросы повышения эффективности орошения темно-каштановых почв и горизонтального дренажа на юге Украины. Изложены и проанализированы результаты двадцатилетних комплексных исследований (1977-1996 рр.) формирования водно-солевого режима темно-каштановых почв бессточных и слабодренированных территорий Крымского Присивашья и района биосферного заповедника "Аскания - Нова". Исследованы варианты работы горизонтального дренажа с междренными расстояниями 240, 300 и 400 м в существующих производственных условиях, орошение осуществлялось ДМ “Фрегат” из закрытой внутрихозяйственной оросительной сети. Установлены особенности и закономерности изменения водно-солевого режима темно-каштановых почв и выполнен прогноз дальнейшего направления их развития.

Условия 1977-1989 гг. характеризовались промывным режимом орошения, а 1990-1996 гг. - непромывным, за счет снижения оросительных норм. По режиму грунтовых вод исследованные агроландшафты Крымского Присивашья после 15-20 летнего орошения переходят из разряда искусственно среднедренируемых в искусственно слабодренируемые. Среднегодовая минерализация грунтовых вод на всех вариантах опыта снижается с 15,0-16,0 г/л в 1977 году до 4,0 - 6,0 г/л в 1996 году. Режим дренажного стока характеризуется снижением модуля дренажного стока на всех вариантах опыта. Минерализация дренажных вод снизилась, в целом, с 13,0-15,0 г/л в 1977 году до 4,0-7,0 г/л в 1996 году. Временное возрастание или снижение минерализации грунтовых и дренажных вод является характерным для изучаемого региона бессточных и слабодренированных территорий Присивашья.

Выполненная комплексная оценка агромелиоративной эффективности горизонтального дренажа за период 1977-1996 гг. показала, что в среднем эффективность дренажа на всех вариантах опыта характеризуется как высокая и удовлетворительная. Установлено, что при увеличении срока работы дренажа возрастает эффективность вариантов с большими междренными расстояниями (300...400 м).

Устойчивое рассоление темно-каштановых почв Крымского Присивашья наблюдается в слое 100-200 см. Слой почвы 0-100 характеризуется процессом периодического накопления и вымывания солей, но в пределах допустимого засоления (0,2 %). Сумма токсичных солей в почве после введения в действие горизонтального дренажа в 1976 году на всех вариантах опыта снизилась ниже порога токсичности (0,05-0,15 %). Это вызвало изменение степени засоления почв, которые из средне- и сильнозасоленных перешли в незасоленные и слабозасоленные.

Тип химического засоления темно-каштановых почв изменился с сульфатно-хлоридного на хлоридно-сульфатный и сульфатный. Прогнозами засоленности темно-каштановых почв, содержания в них токсичных солей, степени токсичности установлено, что существенных изменений в сложившейся структуре водно-солевого баланса не произойдет в ближайшие 5-7 лет.

Направление и интенсивность изменения солевого режима темно-каштановых почв Крымского Присивашья под влиянием двадцатилетнего орошения на фоне горизонтального дренажа характеризуется установившимся водно-солевым режимом. Свидетельством этому является приобретенная схожесть изучаемых условий формирования водно-солевого режима почв с базовым вариантом, отражающим устойчивые условия формирования водно-солевого режима целинной степи.

Установлены параметры оптимального мелиоративного режима, который должен обеспечивать сохранение и дальнейшее повышение плодородия темно-каштановых почв после двадцатилетнего орошения и искусственного дренирования. Это позволяет повысить продуктивность сельскохозяйственных культур (в том числе для зерновых - на 4,1 - 8,8 ц/га), способствует сохранению экологического равновесия орошаемых дренируемых агроландшафтов на юге Украины.

Ключевые слова: темно-каштановые почвы, водно-солевой режим, горизонтальный дренаж, орошение, урожайность.

меліоративний ґрунт дренаж

THE SUMMARY

Ladichuk D.А. Features of formation water and solt of a mode darkly - chestnut soils of the south of Ukraine in conditions long irrigation on a background of a horizontal drainage. Manuscript.

Thesis for the degree of the candidate of agricultural sciences on a speciality 06.01.02 - agriculture meliorations. Kherson state agrarian university. - Kherson, 2000.

The work is the results of complex researches of features of formation of melioratical a mode no - flowing and weak - drainagecal аgrarian landscapes Crimean Prisivashye are stated and area of biospherecal reserve " Ascania - Nova". The complex estimation of agrarian melioratical efficiency of a horizontal drainage for 1977 - 1996 years is given.. The laws of change water a mode and phisical - chemical properties darkly - chestnut soils and their further metamorphism are established.

The parameters optimum of melioratical a mode are established which provides increase of fertility darkly - chestnut soils, reception of design productivity of agricultural cultures, increase of ecological stability(resistance) аgrarian landscapes in the south of Ukraine.

Key words: darkly - chestnut soils, water and solt a mode, horizontal drainage, irrigation, productivity

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На значній площі тривало зрошуваних масивів півдня України є засолені грунти на фоні неглибокого залягання підгрунтових вод. Крім цього, первинне (природне) засолення зберігається і на незрошуваних орних землях. Загальна площа таких земель в Криму складає 63,5 тис.га, з яких 13 тис.га розташовані в Низинному Присивашші. В цих умовах неможливо одержувати високі та гарантовані урожаї сільськогосподарських культур. Зрошення на фоні горизонтального дренажу - обов'язкові умови збереження родючості грунтів на безстокових і слабодренованих територіях. Тому визначення механізму формування водно-сольового режиму темно-каштанових грунтів в умовах тривалого зрошення на фоні горизонтального дренажу на слабодренованих і безстокових територіях півдня України є актуальним завданням меліоративної науки.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження за темою дисертації проведені відповідно програм комплексних науково-дослідних тем, що виконувалися за завданням № 105-77-1М Міністерства агропромислового комплексу України “ Розробити та впровадити проект екологічно надійної технології ефективного використання водних і земельних ресурсів” на 1991-1996 рр. № держреєстрації 0196U015906; № 20/4 “Розробити і впровадити проект екологічно-безпечних, ресурсозберігаючих агромеліоративних заходів підвищення продуктивності підтоплених і засолених земель в Причорноморській зоні України” на 1997-2001 рр. № держреєстрації 0199U003598.

Мета і задачі дослідження. Мета дослідження - визначити особливості формування водно-сольового режиму темно-каштанових грунтів в умовах тривалого (20 років) зрошення на фоні горизонтального дренажу в умовах безстокових і слабодренованих агроландшафтів півдня України, що необхідні для підвищення ефективності гідромеліоративних систем і оптимізації меліоративного режиму.

Задачі дослідження: - визначити динаміку основних показників меліоративного режиму грунтів під впливом тривалого зрошення і дренажу; - встановити особливості формування водно-сольового режиму грунтів у автоморфних та гідроморфних умовах грунтоутворення; - спрогнозувати подальший напрямок зміни водно-сольового режиму грунтів; - оцінити зміни еколого-меліоративної ефективності закритого горизонтального дренажу з різними міждренними відстанями; - розробити рекомендації щодо використання результатів досліджень при оптимізації водно-сольового режиму зрошуваних земель на фоні горизонтального дренажу в умовах півдня України.

Наукова новизна і наукове значення одержаних результатів. Уперше для умов Кримського Присивашшя комплексними дослідженнями установлені особливості зміни водного режиму та фізико - хімічних властивостей темно - каштанових грунтів в умовах тривалого зрошення на фоні 20-річної роботи горизонтального дренажу. Оцінена еколого-меліоративна ефективність закритого горизонтального дренажу з різними міждренними відстанями у різні періоди його роботи. Розроблена нова методика визначення типовості агроландшафтів з урахуванням особливостей формування хімічного складу грунтів. Уперше виконана порівняльна оцінка особливостей природного та антропогенного грунтоутворення під впливом зрошення та дренажу. Прогнозними розрахунками рівня підгрунтових вод, засоленості та іонного складу грунтів, мінералізації та іонного складу дренажних вод, виконаними на базі матеріалів досліджень, визначені особливості подальшої зміни водно-сольового режиму тривало зрошуваних грунтів на фоні горизонтального дренажу в сухостеповій зоні України і розроблені рекомендації щодо збереження їх родючості. Розроблено новий прилад для захисту заглибленого насосу від сухого ходу для свердловин вертикального дренажу (Патент №2020280 Росія, МКИ F04D 13/10).

Практичне значення отриманих результатів. Одержані матеріали являють блок бази інформаційних даних, необхідних для прийняття оптимальних рішень при розрахунках параметрів горизонтального дренажу для підтоплених агроландшафтів та територій з близьким заляганням підгрунтових вод. Результати досліджень мають важливе значення для оптимізації сольових режимів темно-каштанових грунтів в різних умовах грунтоутворення, що забезпечує збереження і подальше підвищення родючості грунтів, отримання високих і гарантованих урожаїв сільськогосподарських культур. Встановлені регіональні особливості та закономірності формування водно-сольового режиму темно-каштанових грунтів у різних умовах грунтоутворення використані при розробці рекомендацій щодо поліпшення гідрогеолого-меліоративного стану зрошуваних земель у Кримському Присивашші, на прикладі ПКГ “Україна” Джанкойського району Автономної республіки Крим, а також впроваджуються при проектуванні, реконструкції та експлуатації дренажних систем на півдні України і які передані у Міністерство аграрної політики України, Міністерство меліорації Автономної республіки Крим, Управління агропромислового комплексу Херсонської облдержадміністрації.

Особистий внесок здобувача. Експериментальні дослідження, аналітична робота, обробка та аналіз одержаних даних з використанням персонального комп`ютера, виробнича перевірка розроблених заходів виконані дисертантом особисто з методичною допомогою наукового керівника. Із матеріалів наукових експериментів та публікацій дисертант використав за узгодженням із співавторами частину спільно одержаних результатів. У загальному обсязі досліджень частка автора становить 70 %. У польових спостереженнях автор приймав участь з 1984 р.

Апробація результатів дисертації. Матеріали досліджень та основні положення дисертації доповідалися на Всесоюзній нараді з проблем екології, відтворення родючості грунтів і ресурсозбереження при інтенсивному використанні зрошуваних земель (Херсон, 1990), республіканській науково-практичній конференції (Херсон, 1997), міжнародних наукових конференціях (Асканія-Нова, 1998; Горкі, Республіка Беларусь, 1999), науково-практичній конференції (Київ,1993), Херсонських обласних науково-практичних конференціях (1991,1994), регіональній науково-практичній конференції (Херсон, 1998), міжрегіональній виставці-семінарі “Енергозбереження, екологія-98” (Херсон, 1998), наукових конференціях професорсько-викладацького складу та наукових співробітників Херсонського ДАУ (1991, 1998, 1999).

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані у 20 статтях, із них 6 у наукових фахових виданнях, отриман один патент на винахід.

Структура і об`єм дисертації. Дисертація складається із вступу, основної частини із 5 розділів, висновків, списку використаних літературних джерел, додатків. Робота викладена на 247 сторінках, містить 25 таблиць, 19 графіків та схем. У додатку знаходиться 31 таблиця, 31 графік, 2 довідки. Список використаних літературних джерел налічує 257 найменувань.

Об'єкт, умови та методика досліджень

Експериментальні дослідження проведені в умовах посушливого клімату півдня України на дослідно-виробничій ділянці (ДВД) горизонтального дренажу площею 472 га, яка є типовою для 200 - 218 тис.га безстокової та слабодренованої території Кримського Присивашшя (Морозов В.В., 1983). ДВД характеризується гідроморфними умовами грунтоутворюючого процесу на початок досліджень. Закритий горизонтальний дренаж закладений на глибині 2,5-3,0 м, варіанти міждренних відстаней 240, 300 та 400 м. Поливи на дослідно-виробничій ділянці здійснювались ДМ “Фрегат” із закритої зрошувальної мережі. Базовим варіантом з досліджень впливу тривалого зрошення та закритого горизонтального дренажу на темно-каштанові грунти є дослідна ділянка, яка розташована на цілині біосферного заповідника “Асканія-Нова”.

Дослідні ділянки характеризуються рівнинним рельєфом. Об'єкт досліджень - темно-каштанові грунти півдня України. Предмет досліджень - основні умови і фактори формування водно-сольового режиму грунтів. Грунти дослідно-виробничої ділянки у Кримському Присивашші сформувалися на четвертинних лесовидних еолово-делювіальних суглинках з неглибоким заляганням (2…5 м) високомінералізованих (10…20 г/л) підгрунтових вод. Гумусовий шар складає 48…52 см із вмістом гумусу в орному шарі - 1,9-2,0 %. Грунтовий покрив заповідного степу теж сформувався на четвертинних лесовидних еолово-делювіальних суглинках, але з глибоким заляганням (21-30 м) середньомінералізованих (4-6 г/л) підгрунтових вод. Гумусовий шар 50-55 см із вмістом гумусу в шарі 0-30 см 4,6-4,8 % в залежності від ступеню осолонцювання. Механічний склад грунтів на усіх ділянках досліджень - важкосуглинковий. Кількісна оцінка типовості агроландшафтів у Кримському Присивашші і асканійському степу дана за розробленою автором дисертації методикою визначення типовості агроландшафтів з урахуванням особливостей формування хімічного складу грунтів та порівняльно-географічним методом. Враховуючи типовість темно -каштанових грунтів заповідника для значної території півдня України, можливо зробити порівняння і визначити напрямок грунтоутворюючих процесів на зрошуваних землях в умовах різного ступеню інтенсивності використання грунтів.

Основний метод досліджень - багаторічний комплексний польовий сільськогосподарський дослід у виробничих умовах восьмипільної зерно-кормової сівозміни.

Спостереження і дослідження виконані відповідно до загальноприйнятих методик ( Доспєхов Б.О., 1979, 1985; Аринушкіна Е.В., 1970; Базилевич Н.І., Панкова Е.І., 1968, 1970, 1972; Кац Д.М., 1967, 1978; Горянський М.М., 1970 та ін.).

При обробці одержаних даних використані методи математичної статистики, дисперсійний аналіз, а також методи кореляції і регресії (Ушкаренко В.О., 1978; Ушкаренко В.О., Скрипников О.Я., 1988 та ін.).

2. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Направленість та інтенсивність зміни умов і факторів формування водно-сольового режиму грунтів під впливом зрошення і дренажу

Дослідженнями у Кримському Присивашші ( 1977-1996 рр. ) охоплені роки з різною забезпеченістю річною сумою атмосферних опадів: від 12,0 до 96,0 %. Динаміка показників формування водно-сольового режиму грунтів аналізувалась за періодами: I - 1977 - 1982 рр. (меліоративний); II -1983 - 1989 рр.; III - 1990 - 1996 рр. (експлуатаційні).

Режим підгрунтових вод на всіх ділянках досліду за генетичним типом (класифікація Д.М. Каца, 1976) відноситься до ірігаційно - кліматичної групи. По режиму агроландшафти змінюються з штучно середньодренованих (К = 15 - 30 %) до штучно слабодренованих ( коефіцієнт водовідведення К = 0 - 15 % ). За роки досліджень рівень підгрунтових вод (РПВ) знизився з 1,4-1,7 м до рівня 2,6-2,9 м. Горизонтальний дренаж в умовах безстокових і слабодренованих агроландшафтів працює, в основному, на відведення інфільтраційного живлення, за рахунок зрошувальних вод та атмосферних опадів. Встановлено значне зниження мінералізації підгрунтових вод за двадцять років досліджень у середньому на 10,00 - 12,00 г/л ( з 15,00-16,00 до 4,0-6,0 г/л) викликаного, в основному, за рахунок значного ( до 20,0 раз ) зниження вмісту хлоридів та натрію + калій. У підгрунтових водах значно (у 1,9-2,6 рази) підвищився відсоток вмісту гідрокарбонат - іонів. Умови розвитку грунтоутворюючого процесу з гідроморфних стають напівавтоморфними.

Дренажний стік і гідрохімічний режим дренажних вод. Для дослідної ділянки з міждренною відстанню ( В ) 240 м середнє багаторічне значення модуля дренажного стоку (q ) складає 0,012 л/с з 1 га, для дослідної ділянки з В=300 м - 0,039 л/с з 1 га, для дослідної ділянки з В=400 м - 0,025 л/с з 1 га. Напрямок зміни q на дослідних ділянках з В=240 і В=400 м - зниження з наступною стабілізацією. На ділянці з В=300 м в період досліджень величина q суттєво не змінюється. Зміна q за роками більше залежить від зрошувальної норми і рівней підгрунтових вод, ніж від забезпеченості опадами. Темпи зниження дренажного стоку (мм) на кожній дослідній ділянці різні, що свідчить про різну ефективність горизонтального дренажу з В=240, 300 і 400 м.

Середньобагаторічна мінералізація дренажних вод складає для дослідної ділянки з В=240 м - 12,16 г/л, з В=300 м - 10,60 г/л, з В=400 м - 11,05 г/л. На всіх дослідних стаціонарах спостерігається поступове зниження мінералізації дренажних вод за роками, відповідно до 7,14 ; 4,15 і 5,19 г/л на 1996 рік (таблиця 1). Інтенсивність зміни мінералізації дренажних вод залежить від міждренної відстані і первинної засоленості грунту. Ступінь токсичності дренажних вод на дослідних ділянках з В=240, 300 і 400 м за роки досліджень знижується на 9,0-10,0 % і досягає значень 75,5-76,3 % від загальної суми солей.

Основні солі, які виносилися протягом досліджень дренажними водами, токсичні: Na2SO4 - 26,7-31,7 %, MgCl2 - 20,2-24,89 %, NaCl - 17,7- 29,4 %, а також нетоксична: CaSO4 - 19,6-20,1 %. Тип хімічного складу дренажних вод на всіх дослідних ділянках - хлоридно - сульфатний за аніонами, за катіонами - кальцієво - натрієвий на ділянці з В=240 м та магнієво - натрієвий на інших ділянках.

Таблиця 1 Багаторічні зміни основних показників, які характерізують режими дренажного стоку та підгрунтових вод

Прогноз іонного складу дренажних вод показує, що подальшої суттєвої зміни типу хімічного складу на 5-7 років не очікується. Дренажний сольовий стік має тенденцію різкого (до 5,0 разів ) зниження у перші роки досліджень з поступовою стабілізацією на рівні 1,30-1,50 т/га.

Динаміка іригаційних показників зрошувальної та дренажних вод. Джерелом зрошення для Кримського Присивашшя є Каховське водосховище. Порівняно з початком досліджень (1977 р.), протягом 1987-1996 рр. мінералізація зрошувальної води зростає на 0,1-0,2 г/л за рахунок підвищення вмісту хлоридів, сульфатів та магнію і дорівнює 0,42-0,52 г/л. Тип хімічного складу зрошувальної води змінився з сульфатно- гідрокарбонатного кальцієво - натрієвого на гідрокарбонатно - сульфатний кальцієво - магнієвий. За ДСТУ 2730-94 зрошувальна вода має І клас за небезпекою вторинного засолення, осолонцювання та токсичної дії на рослини і ІІ клас за небезпекою підлуження грунтів. Якість зрошувальної води поступово погіршується. Дренажні води з мінералізацією 4,15-7,14 г/л зараз ще неможливо використовувати для зрошення сільськогосподарських культур на грунтах важкосуглинкового механічного складу без попереднього меліоративного покращення.

Зміни умов формування водно-сольового режиму грунтів. Дані таблиці 2 показують, що у перші періоди досліджень (1977-1989 рр.) на всіх ділянках дренажу характерним був промивний режим зрошення, а у третій (1990-1996 рр.) - непромивний. У період вегетації промивний режим зрошення був забезпечений на дослідних ділянках тільки у 1983-1989 рр. Для промивного режиму грунтів різниця водного балансу досліджуваної території повинно складати не менш 80,0 мм.

Зміни агромеліоративної ефективності горизонтального дренажу. З 1977 по 1996 рр. мінералізація дренажних вод поступово знижується у середньому на 0,44 г/л у рік. Мінералізація підгрунтових вод теж знижується, але у середньому на 0,52 г/л у рік. Тимчасове зростання чи зниження мінералізації дренажних та підгрунтових вод є характерним для вивчаємого регіону. Отримані результати підтверджують дослідження і прогнози С.А. Балюка (1979) і В.В. Морозова (1983), проведені у перший період роботи горизонтального дренажу в Кримському Присивашші.

Середньобагаторічні значення відношення об'єму солей, що відводяться з дренажними водами до об'єму солей, що поступають з поливними водами та атмосферними опадами, характеризують високу ефективність роботи дренажу на всіх ділянках (В=240 м - 0,31-3,25, В=300 м - 1,66-6,50, В=400 м - 1,02-5,18). Але за періодами досліджень найбільш ефективним за цим критерієм є горизонтальний дренаж з В=300 м.

Продуктивність сівозміни у ІІ та ІІІ періоди досліджень зросла на 15-20 % порівняно з початком досліджень, у тому числі за зерновими культурами на 4,1-8,8 ц/га. Це характеризує меліоративну ефективність дренажу на всіх ділянках, як високу.

Таблиця 2Співвідношення водонадходження та випаровування за періодами на дослідно-виробничій ділянці у Кримському Присивашші (мм)

н - невегетаційний період, в - вегетаційний період

Оцінка меліоративної ефективності дренажу на дослідних ділянках за урожайністю сільськогосподарських культур і РПВ на середині міждрення показала, що показник використання дренованих земель ( за Лютаєвим Б.В., Баєром Р.О., 1978 ) за всі роки досліджень на всіх варіантах досліду перевищував одиницю (у межах 1,01 - 1,95). Це свідчить про ефективне використання земель на всіх дослідних ділянках дренажу.

Оцінка зміни сольового режиму темно-каштанових грунтів під впливом зрошення і дренажу.

Дослідження сольового режиму темно-каштанових грунтів в умовах Кримського Присивашшя. До закладення дослідів грунти за ступенєм засолення відносилися до розряду середнє- і сильнозасолених, тип хімічного засолення - сульфатно-хлоридний і сульфатний. Сума токсичних солей у грунті перевищувала поріг токсичності (0,05-0,15 %). Після впровадження штучного дренування сума токсичних солей зменшилась нижче порогу токсичності, і грунти перейшли у розряд незасолених і слабозасолених. Зміни сольового балансу (табл. 3) викликали зміни засоленості грунтів за роки досліджень. У шарі грунту 0 - 50 см спостерігається чітке розсолення грунтів на всіх ділянках дренажу. У шарі грунту 0 - 100 см в ІІІ період спостерігається значне ( у 2,2 рази ) зниження засоленості на дослідній ділянці з В=300 м ( з 0,197 до 0,086 % ) і стабілізація засоленості на дослідній ділянці В=400 м і В=240 м ( відповідно 0,092-0,098%; 0,107-0,115 % ). У шарі грунту 100 - 200 см на всіх ділянках досліду спостерігається зниження засоленості грунтів ( відповідно з 0,604; 1,027; 0,587 до 0,490; 0,755; 0,138 %). Особливо помітне зниження засоленості грунтів на дослідній ділянці з В=400 м спостерігається в третій період досліджень. Таким чином, спостерігається стійке розсолення грунтів Кримського Присивашшя, особливо у шарі грунту 100 - 200 см. Прогноз засоленості грунтів виконано окремо для кожного шару. Він показує подальше зниження засоленості грунтів на кожній ділянці досліду, за винятком шару 0 - 100 см на дослідній ділянці з В=400 м, де спостерігається стабілізація засоленості на рівні 0,088-0,090 %. Шар грунту 0 - 50 см характеризується найбільшими коливаннями процесу накопичення і вимивання солей і є найбільш динамічним у змінах засоленості. Шар грунту 0 - 100 см теж має значну динамічність засоленості. Третій період досліджень та прогноз засоленості цього шару грунту до 2003 року показують стабілізацію засоленості на рівні 0,093 - 0,097 %. Шар грунту 100 - 200 см характеризується стабілізацією процесу розсолення. Аналіз взаємозв'язку між засоленістю та іонним складом грунтів показує функціональний зв'язок між засоленістю і концентрацією сульфатів. Сильний ступінь зв'язку виявлено між засоленістю і вмістом іонів кальцію, магнію та натрію + калій; середній - для хлоридів. Кореляція відсутня для гідрокарбонат - іонів. Статистично обгрунтована закономірність посилення сульфатності основних катіонів (кальцію, магнію та натрію + калій ). Прогноз іонного складу грунту для усіх шарів свідчить, що зміни типу засолення у наступні 5-7 років не очікується.

Таблиця 3 Вплив основних складових сольового балансу на зміну солей (т/га) на дослідно-виробничій ділянці у Кримському Присивашші (за 1977-1996 рр.)

Серед токсичних солей у грунтах протягом досліджень переважали Na2SO4 ( до 48,4 % ) та MgCl2 (до 17,2 % ) на всіх ділянках досліду. Помітна тенденція зменшення проценту токсичних солей зі збільшенням глибини профілю грунтів у перші роки досліджень з наступним рівномірним розподілом за шарами на всіх ділянках дренажу. Це пояснюється прагненням агроекосистеми ( у даному випадку грунту і грунтоутворюючих порід) до рівноваги. Встановлено, (за кореляційною залежністю між сумою токсичних солей в дренажних водах і в шарах грунту 0 - 100 та 100 - 200 см), що постійна зміна РПВ, внаслідок чого змінюється і дренажний стік, не дає стабільної зміни сольового складу грунту у шарі 100 - 200 см. На шар грунту 0 - 100 см в основному впливає капілярна кайма, яка характеризується більш стабільною дією на сольовий склад грунту. При цьому дренажні води мають можливість винести за межі дренованої ділянки тільки визначений процент токсичних солей. Таким чином, зі збільшенням періоду роботи горизонтального дренажу, зростає агромеліоративна ефекимвність варіантів дренажу з більшими міждренними відстанями.

Дослідження сольового режиму грунтів в умовах цілинного степу. На цілині біосферного заповідника "Асканія - Нова" спостерігається у нижчих шарах грунту тенденція зростання вмісту токсичних солей у грунті зі зростанням загальної засоленості. У грунті (шар 0 - 100 см) переважає нетоксична сіль Ca(HCO3)2 (до 37,6 %), а у шарі 100 - 200 см токсична сіль Na2SO4 ( до 68,6 % ). На цілині спостерігається статистично обгрунтована закономірність посилення сульфатності іонів натрію + калій зі зростанням засоленості грунту (функціональний зв'язок), а також кальцію та магнію, на що вказує їх сильна кореляція із засоленістю грунтів. Виявлені залежності практично співпадають з кореляційними залежностями, які отримані на дослідних ділянках дренажу у Кримському Присивашші. Напрямок та темпи зміни сольового режиму грунтів у Кримському Присивашші мають можливість досягти умов сольового режиму грунтів цілини через 15-20 років.

Еколого-економічна ефективність результатів досліджень

Економічна ефективність існуючої дренажної системи визначається підвищенням урожайності провідних сільськогосподарських культур; підвищенням родючості земель за рахунок створення сприятливого гідрогеолого - меліоративного стану; прискоренням впровадження дренованих земель у сільськогосподарський оборот і отриманням додаткового урожаю ( збільшення урожайності зернових культур - 4,1 - 8,8 ц/га).

Отже, такі техногенні фактори, як зрошення і дренаж в процесі їх тривалої роботи доповнюють один одного і дозволяють значно підвищити продуктивність сільськогосподарських земель за рахунок поліпшення водно-сольового режиму зрошуваних земель і зберегти екологічну рівновагу агроландшафту.

ВИСНОВКИ

1. Одним із шляхів підвищення продуктивності зрошуваних штучно дренованих агроландшафтів в посушливій зоні є використання особливостей та закономірностей формування водно-сольового режиму темно-каштанових грунтів в умовах тривалого зрошення на фоні горизонтального дренажу при проектуванні і експлуатації гідромеліоративних систем.

2. Особливості водно-сольового режиму темно-каштанових грунтів при тривалому зрошенні і горизонтальному дренажі в зоні досліджень визначаються умовами стадії повільного опріснення підгрунтових вод з 15,00-16,00 до 4,0-6,0 г/л зі стабілізацією їх рівнів на глибині 2,6-2,9 м. Це приводить до зміни гідроморфних умов грунтоутворення напівавтоморфними.

3. Величина модуля дренажного стоку з часом знижується і стабілізується на рівні 0,012-0,021 л/с з 1 га на дослідних ділянках з В=240, 300, 400 м. Величина дренажного стоку з часом знижується рівномірно за періодами досліджень до 6,3-40,6 мм за рік.

4. Мінералізація дренажних вод за період 1977-1996 рр. знизилася на 7,4 -10,2 г/л на всіх варіантах досліду на 50-70 % від первинної мінералізаціїї, у середньому на 0,44 г/л за рік, в основному, за рахунок зниження вмісту хлоридів та натрію+калій. Ступень зниження мінералізації дренажних вод зменшується при збільшенні міждренної відстані.

5. Умови досліджень характеризуються зміною промивного режиму зрошення на непромивний, за рахунок зниження величини зрошувальної норми. Це з часом змінює ефективність роботи горизонтального дренажу з високої на задовільну.

6. У зрошуваних штучнодренованих грунтах Кримського Присивашшя не спостерігається підвищення суми токсичних солей вище порогу токсичності в шарі грунту 0-100 см. Ступень засолення грунтів змінюється з середньо- і сильнозасолені на незасолені і слабозасолені з хлоридно-сульфатним та сульфатним типом хімічного засолення на кінець досліджень (1996 рік). Для грунтів Кримського Присивашшя і цілини біосферного заповідника "Асканія-Нова" встановлено збільшення сульфатності основних катіонов ( кальцію, магнію, натрію+калій ) із збільшенням засоленості в шарах грунту 0-100 см та 100-200 см.

7. Горизонтальний дренаж в умовах тривалого зрошення забезпечує покращення гідрогеолого-меліоративних умов, що сприяє підвищенню урожайності зернових культур на 4,1-8,8 ц/га. Найбільш високою еколого-економічною ефективністю відзначається горизонтальний дренаж з міждренними відстанями 300…400 м. При цьому напрямок та темпи зміни сольового режиму грунтів у Кримському Присивашші мають можливість досягти умов формування сольового режиму грунтів цілини через 15-20 років.

8. Оптимальний меліоративний режим в умовах слабодренованих і безстокових агроландшафтів в безстокових агроландшафтів в посушливій зоні забезпечується такими показниками грунтоутворення: мінералізація зрошувальної води - 0,5 - 0,6 г/л, зрошувальна норма - не менше 2000-2500 м3/га, питома протяжність дрен - 25…33 п.м./га, рівні підгрунтових вод - 2,6 - 3,0 м, загальна засоленість шару 0-100 см грунту при сульфатному типі засолення - до 0,2 - 0,3 %.

9. Для підтримки сприятливого водно-сольового режиму грунтів і зберігання екологічної рівноваги агроландшафтів у Кримському Присивашші рекомендуємо проведення таких заходів: будівництво на знову дренованих і реконструйованих зрошувальних системах горизонтального дренажу з міждренною відстанню 300-400 м (питома протяжність дрен 25-33 п.м./га ) з глибиною закладення 2,8-3,0 м; на меліорованих землях Кримського Присивашшя необхідно підтримувати промивний режим зрошення з інтенсивністю не менше 0,10…0,20 від сумарного випаровування; при аналогових дослідженнях і моделюванні грунтових процесів можливе використання методики визначення типовості агроландшафтів з урахуванням особливостей формування хімічного складу грунтів. Результати двадцятирічних досліджень водно-сольового режиму темно-каштанових грунтів є блоком бази даних для еколого-меліоративного моніторингу сухостепової зони України.

СПИСОК ОСНОВНИХ ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Пат. 2020280 Россия, МКИ F04D 13/10. Устройство для защиты погружного насоса от сухого хода / Милинский Ю.Н., Морозов В.В., Ладычук Д.А., Брага Ф.В. (Украина); Херсонский с.-х. ин-т. - №4950227/ 29; Заявл.27.06.91; Опубл. 30.09.94; Бюл. №18.-2.

2. Ладычук Д.А. О принципах экономической оценки экологической устойчивости мелиоративного режима ландшафтно-мелиоративных систем / Таврійський науковий вісник. - № 1. - Част.2 - Херсон, 1996.- с.296.

3. Морозов В.В., Ладичук Д.О. Еколого-меліоративна ефективність горизонтального дренажу у Кримському Присивашші // Таврійський науковий вісник. - № 5. - Херсон, 1997.- с.14-16. ( експериментальна частина, обробка даних)

4. Морозов В.В., Колесников В.В., Ладычук Д.А. Изменение водно-солевого режима темно-каштановых почв Крымского Присивашья под влиянием орошения и дренажа за период 1976-1996 гг. // Таврійський науковий вісник. - № 1. - Част.4. - Херсон, 1997.- с.800-806. ( експериментальна частина, обробка даних).

5. Морозов В.В., Колесников В.В., Ладичук Д.О. Зміна показників сольового стану темно-каштанових грунтів під впливом довготривалого зрошення та дренажу // Таврійський науковий вісник. -№ 4.- Херсон, 1997.- с.120-123. ( експериментальна частина, обробка даних).

6. Антропогенная эволюция почв степной зоны юга Украины как основа управления их плодородием / Сафонова Е.П., Морозов В.В., Чергинец Б.И., Коваленко А.Н., Ладычук Д.А., Звегинцов С.С / /Актуальні питання збереження і відновлення степових екосистем. - Асканія-Нова, 1998.- с.144-146. ( експериментальна частина, обробка даних).

7. Морозов В.В., Ладичук Д.О. Оцінка зрошувальних та дренажних вод півдня України для потреб рибництва //Таврійський науковий вісник.-№6.- Херсон, 1997.- с. 415-417. ( експериментальна частина, обробка даних).

Размещено на Allbest.ru