Научная статья на тему 'Экологические режимы сельскохозяйственных мелиораций при комплексном обустройстве водосбросов западного Башкортостана'

Экологические режимы сельскохозяйственных мелиораций при комплексном обустройстве водосбросов западного Башкортостана Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
163
68
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОДУКТИВНОСТЬ / УРОЖАЙНОСТЬ / СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ УГОДЬЯ / ВОДОСБОР / КОМПЛЕКСНОЕ ОБУСТРОЙСТВО / КАТЕНА / ФАЦИЯ / СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ МЕЛИОРАЦИИ / ОСУШЕНИЕ / ОРОШЕНИЕ / ПРЕДПОЛИВНАЯ ВЛАЖНОСТЬ / ОРОСИТЕЛЬНАЯ НОРМА / ОСУШИТЕЛЬНАЯ НОРМА / PRODUCTIVITY / YIELD / AGRICULTURAL LANDS / WATERSHED / COMPLEX ARRANGEMENT / CATENA / FACIES / AGRICULTURAL IRRIGATION / DRAINAGE / PREIRRIGATED HUMIDITY / IRRIGATION NORM / DRAINAGE NORM

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Хафизов А. Р.

Определены экологические режимы сельскохозяйственных мелиораций при комплексном обустройстве водосборов западного Башкортостана, повышающие продуктивность угодий при сохранении общей экологической устойчивости территорий. Мелиоративные режимы выражены экологически безопасными оросительными и осушительными нормами, предполивной влажностью. Приведены результаты прогноза водного режима сельскохозяйственных угодий до и после водных мелиораций

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ECOLOGICAL MODES OF AGRICULTURAL LAND IMPROVEMENTS AT COMPLEX ARRANGEMENT OF RESERVOIRS OF THE WESTERN BASHKORTOSTAN

On the basis of computer researches ecological modes of agricultural land improvements are defined at complex arrangement of reservoirs of the Western Bashkortostan, raising efficiency of their agricultural grounds at preservation of the general ecological stability. Ecological ameliorative modes are expressed by ecologically safe irrigating and drying norms, preirrigation humidity. Results of the forecast of a water mode of agricultural grounds before water managements are resulted.

Текст научной работы на тему «Экологические режимы сельскохозяйственных мелиораций при комплексном обустройстве водосбросов западного Башкортостана»

УДК 556 (470.57)

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МЕЛИОРАЦИЙ ПРИ КОМПЛЕКСНОМ ОБУСТРОЙСТВЕ ВОДОСБРОСОВ ЗАПАДНОГО БАШКОРТОСТАНА

А. Р. ХАФИЗОВ, кандидат технических наук, доцент Башкирский ГАУ E-mail: chafizov@mail.ru

Резюме. Определены экологические режимы сельскохозяйственных мелиораций при комплексном обустройстве водосборов западного Башкортостана, повышающие продуктивность угодий при сохранении общей экологической устойчивости территорий. Мелиоративные режимы выражены экологически безопасными оросительными и осушительными нормами, предполивной влажностью. Приведены результаты прогноза водного режима сельскохозяйственных угодий до и после водных мелиораций.

Ключевые слова: продуктивность, урожайность, сельскохозяйственные угодья, водосбор, комплексное обустройство, катена, фация, сельскохозяйственные мелиорации, осушение, орошение, предполивная влажность, оросительная норма, осушительная норма.

На сегодняшний день актуально применение сельскохозяйственных мелиораций, как базового элемента комплексного обустройства водосборов [1]. При этом продуктивность угодий повышается, а общая экологическая устойчивость территорий сохраняется. Но это достигается только при строго дозированных мелиоративных воздействиях и соблюдении требуемого экологически безопасного мелиоративного режима.

Цель наших исследований - обоснование необходимости и режимов сельскохозяйственных мелиораций при комплексном обустройстве водосборов западного Башкортостана, повышающих продуктивность сельскохозяйственных угодий при сохранении общей экологической устойчивости территорий.

Задачи исследований заключались в следующем: моделирование и анализ полученных результатов функционирования водосборов западного Башкортостана до и после сельскохозяйственных мелиораций;

обоснование экологически безопасных мелиоративных режимов.

Условия, материалы и методы. Согласно [2], водосборы представлены схематизированными катена-ми, состоящими из сопряженных фаций с разным высотным взаимоположением: возвышенность (элювиальная фация), склон (транзитная фация) и низина (супе-раквальная фация). Количество катен на водосборе соответствует количеству физико-географических районов, расположенных на территории водосборного бассейна. Каждая катена характеризуется собственной комбинаций метеорологических, почвенно-геологических, гидрогеологических условий и геоморфологических схем.

Необходимость водных мелиораций при комплексном обустройстве водосборов западного Башкортостана обоснована путем анализа функционирования их катен до (естественный режим) и после мелиораций. Результаты представлены в виде статьей водных балансов для поверхностных, почвенных и подземных вод за 1978-2009 г. Они рассчитаны по компьютерной

программе «Катена» [3]. При мелиорации в балансы добавлены управляемые искусственные статьи: орошение и дренаж.

Согласно существующей системе орошаемого земледелия на мелиорируемых землях эффективно возделывать многолетние травы и овощные культуры. В модели продуктивность угодий водосборов выражена через урожайность картофеля и многолетних трав.

Экологическая устойчивость водосборов обеспечивается, когда ее мелиоративная составляющая устойчивости, вычисляемая по формуле (1), будет больше или равна 1, то есть п> 1. Она зависит от изменения структуры водного баланса катен водосборов в результате водных мелиораций и по предложению И. П. Айдарова [4] определяется, как:

л=(c+g)/(c+gl■(Уuг/Уп), (1

где Уп, (с+д)п и Умп, (с+д)мп - соответственно урожайность сельскохозяйственной культуры, поверхностный сток и влагообмен между почвенными и грунтовыми водами на не мелиорированных и мелиорированных кате-нах.

Урожайности культур мы определяли по модели В.В. Шабанова, основанной на учете отклонения продуктивных влагозапасов от оптимальных [5].

Согласно формуле (1) задачу определения экологических мелиоративных режимов можно решать путем снижением поверхностного стока и влагообмена на мелиорируемых землях . Для этого мы рассмотрели следующие приемы:

в пониженных фациях - оптимизация интенсивности дренирования путем изменения глубины заложения дрен. Недостаток такого решения - одновременное снижение урожайности, поэтому мы выполнили расчеты катен водосборов с варьированием глубин заложения дрен и установили зависимости относительной продуктивности пониженных фаций от интенсивности их дренирования. Она равна отношению фактической урожайности культуры к потенциальной, выраженному в долях. По полученным зависимостям, назначая приемлемое снижение относительной урожайности (не менее 5...7 %), определены экологически безопасные величины осушительных норм;

в возвышенных фациях - эколого-экономически обо-снованое орошение. Для этого изучены шесть вариантов поливов: при предполивной влажности 0,5 предельной полевой влагоемкости (ППВ); 0,6 ППВ; 0,65 ППВ; 0,7 ППВ; 0,75 ППВ; 0,8 ППВ. По результатам расчетов определены экологически безопасные значения оросительных норм, промываемости почв и относительной урожайности для всех катен водосборов.

Обобщение результатов расчетов выполнено согласно классификации водосборов, разработанной в [6]: по лесным, лесолуговым, лесостепным, лугостепным и степным ландшафтным группам. Для наглядности в таблицах показаны только анализируемые статьи водных балансов по рассматриваемым фациям. Результаты прогноза водного режима водосборов после мелиораций приведены для экологически безопасных режимов.

Результаты и обсуждение. Анализ водного режима фаций показал, что на статьи водных балансов влияют __ Достижения науки и техники АПК, №08-2010

Таблица 1. Результаты прогноза водного режима водосборов Западного Башкортостана по их фациям до и после сельскохозяйственных мелиораций

Группа водосборов Ситуация Статьи водного баланса, мм Пром, мм Ур, доля

ВпВп* Этр I Пот

Возвышенность (элювиальная фация)

Лесная до мелиораций 424 278 147 143 0,56

после мелиораций 436 288 223 218 0,80

Лесолуговая до мелиораций 447 324 123 110 0,60

после мелиораций 456 328 128 115 0,60

Лесостепная до мелиораций 406 373 32 34 0,57

после мелиораций 453 409 44 45 0,85

Лугостепная до мелиораций 406 373 32 34 0,57

после мелиораций 453 409 44 45 0,85

Степная до мелиораций 369 312 51 60 0,12

после мелиораций 765 583 182 171 0,90

Склон (транзитная фация)

Лесная до мелиораций 389 278 147 143 0,56

после мелиораций 409 288 223 218 0,80

Лесолуговая до мелиораций 451 277 161 175 0,67

после мелиораций 448 278 163 177 0,67

Лесостепная до мелиораций 382 294 125 89 0,50

после мелиораций 410 317 256 96 0,76

Лугостепная до мелиораций 391 335 66 62 0,55

после мелиораций 439 325 142 70 0,63

Степная до мелиораций 344 362 149 62 0,36

после мелиораций 745 324 503 47 0,72

Низина (супераквальная фация)

Лесная до мелиораций 228 311 52 -334 0,26

после мелиораций 388 285 62 134 0,55

Лесолуговая до мелиораций 279 308 46 -182 0,32

после мелиораций 418 290 372 130 0,55

Лесостепная до мелиораций 240 347 25 -219 0,31

после мелиораций 422 344 676 71 0,52

Лугостепная до мелиораций 293 443 54 -176 0,37

после мелиораций 410 392 246 24 0,72

Степная до мелиораций 313 409 187 -153 0,31

после мелиораций 797 555 635 293 0,97

*ВпВЛ - впитывание воды в почву весной и в теплый период; Этр - эвапотраспирация; Пот - подземный отток на пониженные фации; Пром - промываемость почвы; Ур - относительная урожайность.

как морфометрические показатели катен, так и характеристики почв и подстилающих грунтов водосборов. Но в однотипных по высотному взаимоположению фациях наблюдается одинаковая направленность притока, оттока и промываемое™ почв. После водных мелиораций динамика влагопереноса по фациям сохраняется. Это позволило объединить фации катен всех водосборов по их высотному взаимоположению и анализировать их усредненные значения (табл. 1).

Подземный отток из элювиальной в транзитную фацию и приток влаги в пониженную супераквальную фацию снижается от лесной к степной группе водосборов (табл. 2).

Согласно результатам наших исследований в лесной группе водосборов регулярное орошение не рекомендуются, их можно поливать в сухие (10 % по влагоо-беспеченности) годы; требуется осушение пониженных фаций систематическим дренажем и их ограждение от притока подземных вод со склонов. В качестве экологически безопасных значений предполивной влажности для водосборов лесной группы мы рекомендуем

0,65...0,7 ППВ, а осушительных норм - до 1,1 м. Урожайность сельскохозяйственных угодий в результате мелиораций возрастет в 1,3 раза.

Для лесолуговой группы регулярное орошение не рекомендуются, можно орошать элювиальные фации в среднесухие и сухие по влагообеспеченности годы; требуется осушение пониженных фаций систематическим Достижения науки и техники АПК, №08-2010 —

дренажем и их ограждение от притока подземных вод со склонов. Экологически безопасные осушительные нормы, определенные в результате проведенных исследований, составляют до 0,8 м, предполивная влажность -0,7...0,75 ППВ. Продуктивность сельскохозяйственных угодий увеличится в 1,3 раза.

Регулярные поливы можно рекомендовать начиная с лесостепной зоны. В этой группе необходимо орошение возвышенных фаций с экологической предполивной влажностью 0,7...0,75 ППВ и оросительной нормой 20...80 мм в год. При этом нужно устраивать ловчие дрены, ограждающие пониженные фации от притока подземных вод со склонов. Осушение пониженных фаций лесостепной группы также остается актуальным. Экологически безопасная норма составляет 1,8 м. Сбор продукции возрастет в 1,6 раз.

Для лугостепной группы рекомендуются регулярное орошение элювиальных и транзитных фаций, степной группы - всех фаций: экологически безопасная предполивная влажность 0,7...0,75 ППВ; оросительная норма в лугостепной группе - 40...100 мм, в степной группе - 220...550 мм в год. Также мы рекомендуем осушение пониженных фаций в этих группах водосборов до 1,5... 1,9 м. Продуктивность земель в результате мелиораций в лугостепной группе увеличится в 1,5 раза, в степной - в 3,3 раза.

Выводы. С целью повышения урожайности сельскохозяйственных угодий при сохранении общей экологической устойчивости территорий рекомендуется регулярное орошение лесостепных ландшафтных групп водосборов западного Башкортостана с экологически безопасными нормами 20...80 мм, лугостепных -

40... 100 мм и степных - 220...550 мм в год. Кроме того, необходимо осушение пониженных фаций с нормами

1.5...1.9 м. При этом предполивная влажность почвы по сельскохозяйственным угодьям варьирует в пределах 0,65...0,75 предельной полевой влагоемкости. Лесной и лесолуговой группам водосборов регулярное орошение

Таблица 2. Структура водного баланса по водосборам Западного Башкортостана, %

Группа водосборов

Статья водного баланса лес ная лесо- луго- вая лесо- степ ная ^ степ отеп ная ная |

Подземный отток вла-

ги из элювиальной в

транзитную фацию Подземный приток в 25 24 13 9 8

пониженную фацию 66 45 39 37 34

не требуется, а рекомендуются осушение пониженных зопасными нормами 0,8...1,1 м и их ограждение от при-фаций систематическим дренажем с экологически бе- тока подземных вод со склонов.

Литература.

1. Голованов А. И., Сухарев Ю. И., Шабанов В. В. Комплексное обустройство (мелиорация) водосборов // Роль приро-дообустройства в обеспечении устойчивого функционирования и развития экосистем: матер. межд. науч.-практ. конф. -М.: МГУП, 2006. - С. 26- 41.

2. Хафизов А. Р., Хазипова А. Ф., Шакиров А. В. Геоморфологический анализ равнинных водосборов Западного Башкортостана при их комплексном обустройстве / Проблемы региональной экологии. - М., 2009. - №5. - с.125-129.

2. Природообустройство. Голованов А. И., Зимин Ф. М., Козлов Д. В.и др. - М.: КолосС, 2008. - 552 с.

3. Айдаров И. П. Комплексное обустройство земель. - М.: МГУП, 2007. - 208 с.

4. Шабанов В. В., Бунина Н. П. Многокритериальный подход к оценке продуктивности и устойчивости агроландшафта. - Сбор. науч. тр. МГУП, Часть 2.- М.: МГУП, 2005.- с. 314-317.

5. Хафизов А. Р. Оптимизация структуры земельных угодий водосборов Башкортостана / Достижения науки и техники АПК. - М., 2010. - №2. - с.8-10.

ECOLOGICAL MODES OF AGRICULTURAL LAND IMPROVEMENTS AT COMPLEX ARRANGEMENT OF

RESERVOIRS OF THE WESTERN BASHKORTOSTAN

A. R. Chafizov

Summary. On the basis of computer researches ecological modes of agricultural land improvements are defined at complex arrangement of reservoirs of the Western Bashkortostan, raising efficiency of their agricultural grounds at preservation of the general ecological stability. Ecological ameliorative modes are expressed by ecologically safe irrigating and drying norms, preirrigation humidity. Results of the forecast of a water mode of agricultural grounds before water managements are resulted.

Key word: productivity, yield, agricultural lands, watershed, complex arrangement, catena, facies, agricultural irrigation, drainage, irrigation, preirrigated humidity, irrigation norm, drainage norm.

УДК 631.416.3:631.416.4(470.325)

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МНОГОЛЕТНЕЙ ДИНАМИКИ СОДЕРЖАНИЯ ОБМЕННОГО КАЛИЯ В ЧЕРНОЗЕМАХ ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ЦЧО

С.В. ЛУКИН, доктор сельскохозяйственных наук, директор

ФГУ «Центр агрохимической службы «Белгородский» И.И. ВАСЕНЕВ, доктор биологических наук, профессор

А.С. ЦЫГУТКИН, кандидат биологических наук, доцент РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева»

E-mail: serg.lukin2010@yandex.ru

Резюме. На основе данных сплошного агрохимического обследования почв Белгородской области за период 19642009 гг. оценивается динамика средневзвешенного содержания обменных форм калия в пахотных горизонтах наиболее распространенных вариантов чернозёмов западной части ЦЧО. Обсуждаются основные параметры и факторы пространственной дифференциации и средневременной динамики содержания обменного калия в зависимости от структуры и агрогенной трансформации почвенного покрова области.

Ключевые слова: чернозем, валовой калий, обменные формы калия, динамика, пространственная дифференциация, структура почвенного покрова, агроэкологичес-кая оценка, баланс, удобрения.

Современные агротехнологии предусматривают высокий уровень применения доз удобрений, регуляторов роста и средств защиты растений. В результате значительно возрастает не только плановая рентабельность производства, но и «цена» возможных ошибок в интерпретации те-

кущих почвенно-агроэкологических условий конкретного поля (рабочего участка). Это означает резкое увеличение удельной стоимости экологических и экономических рисков земледелия, что обусловливает быстро растущие требования к точности первичной почвенно-агрохимической информации и качеству ее агроэкологической интерпретации [1,2].

Черноземы западной части ЦЧО характеризуются повышенным уровнем пространственно-временной изменчивости, что объясняется сравнительной молодостью почвенного покрова (как правило, в пределах 10...12 тысяч лет), сложной организацией его литолого-геоморфологи-ческого каркаса и преобладанием деградационно-дивер-гентных составляющих агрогенной трансформации [3,4].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Разработанные за последние десятилетия методы анализа СПП, регионально-типологических форм процессов агропедогенеза и элементарных структур почвенного покрова, агроэкологического анализа почв и земель позволяют наиболее адекватно отражать иерархическое строение и пространственно-временную изменчивость почвенного покрова. С их использованием можно получить геостатистически обоснованные ареалы экстраполяции почвенно-агроэкологической информации, содержательные тематические слои и расчетно-аналитические модули геоинформационных и информационно-аналитических систем.

Проведенные авторами исследования пространственно-временной изменчивости почв и разноуровневых структур почвенного покрова показали их ландшафтно-геоморфологическую предопределенность и решающий вклад в __ Достижения науки и техники АПК, №08-2010

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.