CC BY
23
УДК 631.62:631.41
Эффективность мелиорации засоленных тяжелых почв на фоне двухъярусного дренажа
фонд, 2000. - С. 10.
3. Степанов A.M., Смертин Е.М. Защитно-мелиоративная роль лесонасаждений на магистральных каналах. Агролесомелиоративные насаждения, их экология и значение в лесоаграрном ландшафте. - Волгоград, ВНИАЛМИ, 1983. - С. 179-182.
4. Каргов В.А. Лесные полосы и увлажнение полей - М.: Лесная промышленность, 1971. - 45 с.
5. Панов В.И. Воднобалансовые исследования на опытных водосборах с разными ландшафтами в степной зоне Поволжья/Сб. науч. тр. Поволжский АГ-ЛОС. Вып. 9. - Куйбышев, 1978. - С. 38.
6. Басов Г.Ф. Итоги 60-летнего изучения гидрологической роли лесных полос и режима грунтовых вод Каменной/Труды инст. леса АН СССР, 1954. - Т. 22. -С. 80.
7. Кретинин В.М. Агролесомелиорация степных почв: автореф. дис. ... докт. с.-х. наук - Волгоград, 1990. - 33 с.
8. Степанов А.М., Смертин Е.М. Влияние системы лесонасаждений на гидрологический, солевой режим почвы и грунтовых вод на орошаемой территории/ Экологическая роль защитных насаждений в лесоаграрном ландшафте. - Волгоград, ВНИАЛМИ, 1982. - С. 86.
9. Исупов Б.А. Роль лесных насаждений в защите от загрязнения тяжелыми металлами/Продуктивность экосистем лесоаграрного ландшафта. - Вып. 2. -Волгоград, ВНИАЛМИ, 1988. - С. 187193.
Статья поступила в редакцию 07.02.2013
System of forest belts as means of preventing secondary salinization of irrigated lands
M.M. Lazarev
Agro-forest-melioration presented on irrigated land in the form of forest belts, helps to prevent secondary salinization through two-threefold increase in the flow of meltwater into the ground. Keywords: system of shelter forest belts, preventing secondary salinization of irrigated lands.
А.Г. РАГИМОВА
Азербайджанское НПО гидротехники и мелиорации E-mail: afatrahimova@rambler. ru
Приведены результаты лабораторных и полевых опытов по изучению рассоления тяжелых почв на фоне мелкого закрытого дренажа в сочетании с глубоким при промывке и освоении сельскохозяйственных земель. Установлена закономерность дренирования и рассоления почвенного профиля, устойчивость опреснения корнеобитаемого горизонта за многолетний (более 30 лет) период эксплуатации мелиоративной системы.
Ключевые слова: дренаж, почва, грунтовые воды, промывная норма, мелиорация, двухъярусный дренаж.
В Азербайджане тяжелые засоленные почвы с коэффициентом фильтрации менее 0,1S м/сут распространены в Ширванской степи, Прикаспийской низменности и Южной Мугани на делювиальных равнинах и шлейфах конусов выносов. Площадь таких почв составляет более S0 % от общей площади орошаемых земель республики (1433 тыс. га). На мелиоративных объектах с тяжелыми почвами результаты выполненных капитальных промывок показывают, что остаточное засоление во всех случаях превышает порог токсичности и ликвидируется в период сельскохозяйственного освоения на фоне разреженного глубокого дренажа в длительный срок. Для усиления эффекта капитальной промывки засоленных земель и ликвидации остаточного засоления предложена двухъярусная система дренирования, состоящая из мелкого (1,S-2,0 м) закрытого дренажа в сочетании с глубоким (3,0 м).
Эффективность работы двухъярусного закрытого дренажа изучена на опытно-производственном участке площадью 28 га в с. Газянь Уд-жарского района и апробирована на площади 1S0 га в с. Алпоут Геокчай-ского района. Опытные участки расположены в центральной части Шир-ванской степи, где распространены наиболее тяжелые почвы.
В геоморфологическом отношении опытно-производственные уча-
стки расположены на межконусных шлейфах рек Турианчай, Геокчай и Ахсучай. Верхние S м толщи представлены суглинками и глинами с редко встречающимися прослойками супеси и песка. Содержание физической глины достигает 98 %.
Грунты опытно-дренажных участков отличаются слабой капиллярной водоподъемной способностью. За 60 сут капиллярный подъем воды в различных грунтах составляет 7S-99 см, за 120 сут - 76,8-101,2 см [I]. В тяжелых по механическому составу породах и почвах, считает А.А. Роде [2], почвенные поры так малы, что весь их просвет заполнен пленочной (сорбированной) влагой и передвижение капиллярной влаги, а следовательно, и капиллярного подъема не происходит. Это относится к слитым бесструктурным глинам.
Коэффициент фильтрации почвы опытно-производственного участка в с. Газянь Уджарского района, определенный непосредственно на монолитах, взятых, через каждые 0,S м до глубины 3 м, в среднем составлял 0,1 м/сут. В слое 0-3 м объемная масса почвогрунтов составляет 1,691,83 т/м3, удельная масса - 2,602,80 т/м3, пористость - 48-S1 %.
Исходное засоление грунтов охарактеризовано данными анализов 81 скважины (27 скважин на глубине S м и S4 скважины на глубине 2 м). Исходное засоление верхней (0-2 м) толщи почвы, в основном (60 % от общего числа случаев) составляет 0,S-2,0 %, и с глубиной увеличивается. Тип засоления почвы -хлоридно-сульфатный и сульфатно-хлоридный. Исходная минерализация грунтовых вод изменяется в широких пределах (от S,36 до 72,S г/л) и в среднем составляет около 20 г/л. Грунтовые воды залегают на глубине 2,2S-2,67 м. Мелиоративная сеть в с. Газянь Уджарского района состо- £ ит из двух глубоких закрытых дрен | (междренное расстояние 400 м ), из g 8 секций мелких закрытых дрен, име- | ющих пять различных конструкций с £ тремя разными междренными рас- z стояниями (2S, S0 и 7S м) и из трех I разных глубин (1,2; 1,6 и 2,0 м). Та- р ким образом, на опытном участке 2
R
Eñíiéügiaáiéá gá¡éé.p65 11 20.12.2013, 20:54
протяженность мелких закрытых дрен
- 128,6 м/га, глубоких - S0 м/га.
Работу двухъярусного дренажа на
опытном участке в с. Газянь изучили при промывке засоленных почв с нормой воды 12 тыс. м3/га и при сельскохозяйственном освоении земель. В период промывки (ноябрь-март) дренажный сток на опытном участке составлял S2,S % от водопо-дачи (284,2 тыс. м3). При этом мелкими закрытыми дренами отведено S9 %, глубокими - 41 % воды от общего дренажного стока (149,2 тыс. м3). Максимальные модули дренажного стока мелких закрытых дрен в зависимости от конструкции и параметров составляли 0,2-0,6 л/с с 1 га, а глубоких - 0,1 л/с с 1 га. Скорость спада уровня грунтовых вод до глубины заложения мелких дрен изменяется от до 4,2 см/сут. Уровень снижается до глубины м в течение 3S сут. Такая интенсивность спада позволяет считать работу дренажа удовлетворительной.
Под влиянием промывки рассолению подвергнуты почвы до двухметровой толщи, но эффект промывки зависит от параметров дрен и от степени исходного засоления. Подавляющее количество удаленных солей (42-63 %) приходится на верхнюю метровую толщу, а из двухметровой толщи выносится 37-60 % от исходного солевого запаса. После промывки содержание солей в почвах опытного участка стало меньше 1 %.
В период промывки минерализация дренажных вод мелких закрытых дрен колеблется в пределах 6,0-39,8 г/л, а глубоких - ^,2-31,3 г/л. Средний расход воды на вынос 1 т солей составляет 44,4 м3, в мелких дренах
- 32,4-109,9 м3, глубоких - 49,8 м3.
После промывки на опытном участке был посеян хлопчатник. В первый год урожайность его составила
0,17 т/га, во второй - 0,23 т/га, в третий - 0,2S т/га. Обычно на таких почвах урожайность культуры после капитальной промывки не превышает 0,16 т/га.
Мелкие закрытые дрены функционировали не только в период промывки, но и во время влагозарядко-вого и вегетационных поливов. При этом в период вегетационных поливов мелкие закрытые дрены обеспечивали величину модуля дренажного стока после каждого полива до 0,1S л/сут с 1 га на протяжении 1220 сут. Под влиянием вегетационных поливов заметно уменьшилось содержание солей в верхней толще грунта. За трехлетний период освоения участка дренажной сетью в среднем отведено SS00 м3/га воды (3S % общей физической водоподачи), внесено 7S0 т (27 т/га) солей.
Дренажная сеть участка в с. Алпо-ут Геокчайского района состоит из двух схем. В первой расстояние между глубокими дренами (3,0 м) составляет 300 м. Одна мелкая дрена (1,S м) расположена посередине и параллельна глубоким дренам. Данная схема дренажа охватывает 7S га участка. Во второй схеме расстояние между глубокими дренами составляет 400 м. Мелкие дрены расположены на расстоянии 6S м друг от друга, в средней части междренья. Площадь, охваченная второй схемой, также составляет 7S га.
Промывка сплошным заполнением под культурой риса проведена на участке, где расположена вторая схема дренажа. За период промывки (15 апреля - 1S июля) максимальные расходы мелких дрен составляют 0,661,33 л/с (0,19-0,38 л/с с 1 га), глубоких - 1,47 л/с (0,15 л/сек с 1 га). При этом отдельными мелкими дренами отведено от 2700 до 3200 м3/га воды, что составляет 27-32 % от водопо-
дачи. Интенсивность спада уровня грунтовых вод до глубины 1^-1,0 м - 1,2 см/сут. В результате промывки из верхней (0-1^ м) толщи грунта по отдельным скважинам, расположенным в середине междренья, удалено 31,6-61,3 % солей по плотному остатку и 39,3-61,6 % - по хлору от исходного содержания при наличии до промывки 0,79-1,36 % солей по плотному остатку.
Полученный урожай риса на данном участке составлял 0,21 т/га. После первичной промывки площадь участка была освоена под кукурузу на силос, зерновые и хлопчатник.
Наблюдениями установлено, что мелкими закрытыми дренами глубиной 1^-2,0 м как в влагозарядковом, так и в вегетационные поливы (3-4 раза) с нормами соответственно 2S00-4000 м3/га и 1200-^00 м3/га отведено значительное количество дренажных вод и солей. Работа мелких закрытых дрен продолжается от 3 до 17 дн., в зависимости от объема и интенсивности водоподачи.
Проведенные опыты показали, что при промывке земель существует определенный порог в интенсивности солеудаления, с достижением которого дальнейшее увеличение промывных норм становится практически бесполезным.
Составленный нами график (рис.) отражает общую закономерность процесса выщелачивания солей из почвы при их промывке в натурных условиях. Полученная кривая коррелятивной связи между удельной затратой промывных вод на вынос 1 т солей из верхнего метрового слоя почвы и величиной среднего ее исходного и конечного засоления имеют вид гиперболической кривой, показывающий, что с уменьшением величины засоления увеличиваются удельные затраты промывной воды. Так, для верхней метровой толщи затраты промывной воды колеблются от 11,8 м3/т при засолении 3^ %, до 29^ м3/т - при засолении 1 ^2 % (по плотному остатку). Интенсивность процесса обессоливания верхней метровой толщи резко уменьшается уже при засолении 1,2 % и почти полностью затухает при засолении около 0,6 % по плотному остатку.
Как отмечено, наибольшее рассоление произошло в верхнм слое почвы (от поверхности до глубины заложения мелких дрен), нижележащие слои рассолились сравнительно меньше. Объясняется это неравномерным распределением скорости фильтрации на глубине почвы
50 75 100 125 150 175 200 225 250 275
Затраты промывных вод, N, м3/т
График зависимости затраты промывных вод на вынос 1 т солей из слоя почвы 0-1,0 м
12
Eñíiéügiááiéa ga¡éé.p65 12 20.12.2013, 20:54
двухъярусной системы закрытого дренажа. В верхней толще, где заложены мелкие дрены, скорость фильтрации значительно выше, чем в нижележащих слоях. Лабораторными опытами, проведенными на моделях ЭГДА (электрогидродинамическая аналогия) установлено, что в условиях смыкания грунтовых и промывных вод градиент в середине междренья в верхней толще почвы (до глубины заложения мелких дрен) составляет 0,0009-0,00112, а ниже заложения мелких дрен - 0,00060,0008. Следовательно, при капитальной промывке тяжелых засоленных почв мелкие закрытые дрены следует укладывать ниже расчетной глубины промывки, не менее 1^-2,0 м от поверхности земли [3].
Таким образом, применение двухъярусного дренажа значительно увеличивает равномерность инфильтрации промывной воды в междре-ньи и тем самым повышает его производительность.
Засоление слоя почвы 0-2 м весьма динамично. Процесс рассоления в первые годы освоения (за ^ лет наблюдения) происходит интенсивно, затем стабилизируется [4]. При этом исходное содержание солей от 1,07 % снижается до 0,076 %. На дренажных участках после 30-3S-летне-го освоения фактические значения засоления двухметровой толщи из-
менились от 0,1 до 0,3 % по плотному остатку, и снизились ниже порога токсичности (0,4 %) для сульфатно-хлоридного типа засоления.
Исследования, проведенные нами на опытно-производственных дренажных участках, показали, что на тяжелых сильнозасоленных почвах Ширванской степи мелиорация с проведением капитальных промывок на фоне интенсивного двухъярусного постоянного закрытого дренажа дает высокий мелиоративный эффект с устойчивым рассолением верхнего двухметрового слоя почв. За один промывной сезон (^0 дн.) удаляется 60-63 % исходного запаса солей из расчетного слоя, процесс рассоления продолжается до снижения содержания солей (0^-1,0 %) в течение 4^ лет, затем мелиоративный процесс стабилизируется. Наибольшее рассоление наблюдалось до глубины заложения мелких дрен, где обеспечиваются сравнительно большие градиенты напора фильтрационного потока, чем в нижележащих слоях.
Литература
I. Рагимова А.Г. Характерные особенности почвогрунтов Ширванской степи и двухъярусных опытно-дренажных участков (на азерб.языке)/Сб. научных трудов НПО АзГиМ. - Баку, 2011. - С. 215-220.
2. Роде А.А. Почвоведение. - М., 1955.
- С.178-190.
3. Айвазов А.М., Борисенко Ю.В., Петров В.М. Промывка засоленных земель на фоне многоярусного дренажа//Мели-орация и водное хозяйства,1990. - № 6.
- С. 21-23.
4. Волобуев В.Р. Расчет промывки засоленных почв. - М.: Колос, 1975. -71 с.
Статья поступила в редакцию 09.07.2013
The efficiency of melioration of heavy structured saline soils with application of the two tier drainage
A.G. Ragimova
The article presents the results of laboratory and field experiments on the desalinization of heavy soils on the background of small closed drainage combined with deep drainage during washing and development of agricultural lands. It was established the regularities of drainage and desalinization of soil profile, the stability of desalination of rooting soil horizon for long-term (more than 30 years) period of operation of reclamation system. Keywords: drainage, soil, ground water, leaching norm, water mineralization, two tiers drainage.
КОРОТКО
Конференция «Развитие мелиорации земель сельскохозяйственного назначения в России до 2020 года» прошла в рамках деловой программы ^-й Российской агропромышленной выставки «Золотая осень» в октябре минувшего года. Представители органов управления АПК субъектов Российской Федерации, руководителей мелиоративных предприятий, ученые обсудили главные вопросы, стоящие перед отраслью.
В мировой практике комплексная мелиорация земель является условием стабильного производства сельскохозяйственной продукции. В Китае доля мелиорированных земель превышает 44 %, в Индии -3S, в США - 39 % площади пашни. В то же время в России этот показатель - не более 8 %. В условиях меняющегося климата, связанных с повторяющимися
засушливыми или переувлажненными годами, это не может оказать стабилизирующего влияния на сельскохозяйственное производство.
Участники конференции проанализировали создавшуюся ситуацию. Было отмечено, что одной из основных задач МСХ РФ в ближайшие годы является создание нормативных правовых основ и экономических условий для увеличения заинтересованности субъектов РФ и сельхозпроизводителей в развитии мелиорации и эффективном использовании существующих ее объектов. Восстановлению и развитию этой важной отрасли посвящен проект Федеральной целевой программы, рассчитанной на 2014-2020 гг.
и
ф ф
ь
ф
s
ф
N> О
Enlieugiaaiea gaiee.p65 13 20.12.2013, 20:54
