Экологическое обоснование технологии реконструкции засоленных земель

Размещено на http://allbest.ru

Таразский государственный университет имени М. Х. Дулати

УДК 631.671:631.43

Экологическое обоснование технологии реконструкции засоленных земель

Козыкеева А.Т., Даулетбаев Б.У., Асканбек А.А.

Тараз

Общая площадь, пригодная для орошения, составляет в Казахстане 57.547 млн. га, из них не требующих мелиорации - 5.403 млн. га, требующих средней мелиорации - 10.638, очень сложной мелиорации - 8.79 млн. га и условно годные - 32.716 млн. га.

Одна из самых острых агроэкологических проблем аридных территорий Казахстана является засоление и осолонцование почвы. Площадь луговых и лугово-сероземных почв, распространенных в речных долинах Казахстана составляют около 1308 тыс. га, пойменных луговых - 629.9 тыс. га, лугово-болотных и болотных - 553.6 тыс. га и луговых и лугово-сероземных засоленных - 2096 тыс.га [1; 2].

При освоении этих засоленных почв усиливается геологический круговорот, то есть включается в геохимические процессы

,

где - содержание солей в почвенном слое, т/га; - допустимое содержание солей в почвенном слое для возделывания сельскохозяйственных культур, т/га; - количество солей участвующих в геологическом круговороте, т/га) 145.5 млн. т солей, захороненных в почвогрунтах и не участвующих в активном круговороте [1].

Для получения высоких стабильных урожаев на засоленных почвах требуются значительные дополнительные финансовые затраты на их мелиорацию, то есть в то же время, следует принимать во внимание высокий экологический и финансовый риски любых мероприятий, связанных с мелиорацией и орошением засоленных почв.

Для рационального землепользования большое значение имеет, с одной стороны - преодоление действия неблагоприятных почвенно-климатических факторов, а с другой - научно обоснованное использование природных ресурсов, сочетающих в себе желаемую комбинацию хозяйственно-ценных признаков с высокой адаптивностью к острозасушливым условиям среды аридной зоны Казахстана.

В последние годы в теории и практике реконструкции засоленных земель все большее значение приобретает адаптивно-ландшафтный подход. Сущность этого подхода состоит в создании экологически устойчивых, с элементами саморегуляции, высокопродуктивных агроценозов, в обеспечении неистощительного природопользования [3].

Принципы обоснования условия промывок засоленных земель строятся на двух существенно различных позициях: эмпирической, основанной на обобщении большого фактического материала натурных исследований, и теоретической, основанной на использовании физико-химических построений теории солепереноса и солеобмена.

Конечно, в дальнейшем необходимо добиваться сочетания этих позиций, однако сейчас они нередко противопоставляются друг другу. В значительной степени такое положение обусловливается тем, что засоление и рассоление орошаемых земель представляют собой многофакторные процессы, теоретическое описание которых пока еще далеко до совершенства.

Вместе с тем понимание этих процессов, именно в силу их многофакторности, может быть достигнуто только на основе теоретических представлений, базирующихся на принципах точных наук и в достаточно полной мере учитывающих природные условия.

Поэтому основное внимание в изучении солепереноса при промывках необходимо уделять обоснованию теоретических позиций анализа протекающих при этом процессов, стремясь к выявлению роли различных факторов. При этом главным образом обращать внимание на такие аспекты проблемы, которые связаны с решением вопросов методики гидрогеологических исследований, не стремясь к завершенному построению рекомендаций по мелиоративным прогнозам рассоления орошаемых земель.

Сложность и разнообразие природных условий формирования засоленных почв требует необходимости надежного обоснования технологии их промывки в экологическом аспекте.

Как известно, на практике промывка засоленных почв требует большого объема воды, которая осуществляется с «жестким» принципом управления природой с высокой интенсивностью подачи воды за короткой промежуток времени, зачастую сопровождаясь нежелательным характером изменения природной среды. «Жесткое» техническое управление природными процессами чревато цепными природными реакциями, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлемыми в длительном интервале времени.

Действительно правила «жесткого» управления при промывке засоленных почв, прежде всего, связано с грубым «хирургическом» вмешательством в жизнь природных систем, что вызывает действие закона внутреннего динамического равновесия и значительное увеличение энергетических затрат на поддержание природных процессов в равновесии. Так как, любое местное преобразование природы, к которым относиться промывка засоленных почв, вызывает в глобальной совокупности биосферы и в ее отдельных звенья ответные реакции, приводящие к относительной неизмен-ности эколого-экономического потенциала, увеличение которого возможно лишь путем значительного возрастания энергетических и материальных вложений [1-9].

Поэтому, при промывке засоленных почв нельзя переходить некоторые пределы, позволяющие природным системам сохранять свойство самоподдержания, то есть самоорганизации и саморегуляции.

В природе процесс самоподдержания и саморегуляции поддерживается двумя механизмами - соотношением экологических компонентов внутри системы и взаимодействием подсистем, что полностью временно нарушается при промывке засоленных почв. Так как несоответствие «целей» естественно-системной регуляции и целей промывки ориентированные по принципу «жесткого» управления природными процессами может привести к деструкции природного образования.

В проведении промывки засоленных почв техническое воздействие имеет тенденцию превращаться в перманентные и все более усиливающиеся, вплоть до полной замены саморегуляции природных систем техногенным регулированием. Эти природные процессы происходят в условиях несоответствия интенсивности подачи воды при промывке засоленных почв

() [1]:

где - расчетная промывная норма; - продолжительность промывки) с интенсивностью впитывания воды в почву ():

где - коэффициент фильтрации; - скорость впитывания в конце первого часа; - коэффициент пропорциональности, который зависит от свойств почвы), то есть , причем во временном масштабе постоянно будет увеличиваться.

В поисках путей решения проблем мелиорации засоленных почв направлены удалению 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.

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) [8].

Поэтому, с экологических позиций промывка засоленных почв, необходимо проводить на основе «мягкого» управления природными системами. В отличие от «жесткого» управления «мягкое» управление, основана на улучшении бывшей естественной продуктивности экологических систем или повышения плодородия почвы путем целенаправленной и основанной на использовании объективных законов Природы [5-7].

Практика и опыт освоения засоленных земель, а также основные направления системы природопользования в области мелиорации сельскохозяйственных земель свидетельствует, о возможности выщелачивания солей из почвы на новый качественный уровень, при котором будет достигнуто гибкая высокоэффективная технология промывки с неукоснительным и последовательным соблюдением принципов рационального и сбалансированного использования природных ресурсов. Так как, эколого-мелиоративное состояние ландшафта находится в прямой зависимости от соблюдения принципов управления природными процессами путем сохранения природных ритмов гидрогеохимических потоков, определяющих устойчивость природной системы.

По экологическим аспектам вынос элементов, ионов и веществ из малого круговорота в большой геологический должны быть близким к природному, то есть дополнительный приход воды и солей в гидрогеохимический поток при промывке засоленных земель не должен превышать естественный отток и искусственную дренированность [1]:

,

где - отток подземных вод; -вертикальный водообмен между водоносными горизонтами через водораздельные слои; - вертикальный водообмен между почвой и подземными водами; - дренажный сток; -минерализация инфильтрационных вод, г/л; - минерализация напорных вод в водоносных горизонтах, г/л; - минерализация подземных вод, г/л; - минерализация дренажных вод, г/л.

При этом, интенсивность геологического круговорота воды и химических веществ - должна определятся с учетом и использования закономерностей ритмических колебательных изменений всех природных факторов, определяющих гидрогеохимический режим природных систем.

В связи с этим, закономерности формирования природной гидрогеохимической системы, включающей химический режим водных растворов зоны активных изменений при реконструкции засоленных земель должна рассматриваться как объект управления природными системами в условиях хозяйственной деятельности человека.

Следовательно, главным условием при промывке засоленных земель на фоне реконструкции техногенных нарушенных природных систем должно быть сохранение их стабильности, не допущение разрушений естественного хода эволюции, приводящего к неожиданным катастрофическим перестройкам среды обитания человека.

Закономерности формирования ритмических колебаний природных факторов и накопленный опыт антропогенного воздействия на них позволяют подойти к качественной оценке допустимых изменений гидрогеохимического режима и к критериям, интегрально отражающим влияние промывки засоленных земель действующих факторов природной системы. антропогенный засоленный почва мелиорация

Таким образом, экологосообразное освоение засоленных и восстановление техногенных нарушенных почв природных систем с ориентацией на наукоемкие, ресурсосберегающие, безотходные технологии в перспективе определяют стратегию реконструкции окружающей среды как среды обитания человека на этапе глубокого экологического кризиса.

Однако следует отметить, сбалансированное природопользование не может быть достигнуто только путем реконструкции природной системы и в первую очередь требуется реконструкция мышления и деятельности всего человечества.

Литература

1. Мустафаев Ж.С. Методологические и экологические принципы мелиорации сельскохозяйственных земель, - Тараз, 2004. - 306 с.

2. Сагаев А.А. Экологические проблемы реконструкции засоленных земель в системе природопользования // «Мелиорация: прошлое, настоящее и будущее» / Труды международного научно-практического семинара, посвещенной 60- летию доктора технических наук, профессора Ж.С. Мустафаева. - Тараз, 2010. - С.414-421.

3. Мустафаев Ж.С. Адаптивно-ландшафтные мелиорации земель в Казахстане. - Тараз, 2012. - 538 с.

4. Хачатурьян В.Х., Айдаров И.П. Концепции улучшения экологической и мелиоративной ситуации в бассейне Аральского моря //Мелиорация и водное хозяйство, М., 1990, №12. - C. 5-12; 1991, №1. - C. 2-9.

5. Даримбетов У.Д., Мустафаев Ж.С. Расчет промывных норм засоленных почв (Методические рекомендации). - Джамбул, 1984. - 60 с.

6. Мустафаев Ж.С. Почвенно-экологическое обоснование мелиорации сельскохозяйственных земель в Казахстане. - Алматы: Галым, 1997. - 358 с.

7. Хачетурьян В.Х. Обоснование сельскохозяйственной мелиорации с экологических позиций // Вестник сельскохозяйственной науки, М., 1990. - №5. - С. 43-48.

8. Парфенова Н.И., Решеткина Н.М. Экологические принципы регулирования гидрогеохимического режима орошаемых земель. - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1995.- 358 с.

9. Агаев Т.Б., Джапаридзе Г.Г., Заремба Г.И., Шибашов С.А. Экологические основы реконструкции окружающей среды. - Москва, 2000. - 300 с.

Размещено на Allbest.ru