CC BY
81
УДК 624.131.6(255)
ОЦЕНКА НЕОБХОДИМОСТИ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОРОШЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ В КУРСКОЙ ОБЛАСТИ
© 2012 И. Д. Чуйкова1, В. И. Сысенко2
1 аспирант каф. физической географии и геоэкологии e-mail: [email protected] 2докт. геогр. наук, профессор каф. экономической и социальной географии
e-mail: sysenko1@mail. ru
Курский государственный университет
Курская область относится к зоне неустойчивого увлажнения земель, что вызывает необходимость в проведении орошения земель. Необходимость в проведении орошения может определяться коэффициентом природной увлажненности земель (Ку), который равен отношению количества атмосферных осадков к испаряемости за год.
Ключевые слова: орошение земель, коэффициент природной увлажненности
земель
Курская область находится в зоне неустойчивого увлажнения земель. Для повышения эффективности сельскохозяйственного производства необходимо развивать орошаемое земледелие [Воронин 1989].
Восстановление и развитие орошения земель станет возможным в результате принятия ряда мер, а именно:
• совершенствования проектирования, строительства и эксплуатации мелиоративных систем нового поколения;
• реконструкции и модернизации действующих систем на основе автоматизации;
• разработки и внедрения экологически безопасных и экономически эффективных методов, технологий и технических средств орошения земель;
• совершенствования системы нормирования качества оросительной
воды;
• создания замкнутых систем водопользования на основе новых технологий регулирования качества воды;
• организации водоучёта;
• совершенствования системы мониторинга на орошаемых землях;
• развития организационно-экономических основ водопользования и функционирования оросительных систем [Маслов 1992].
Необходимость орошения земель определяется естественным увлажнением территории. Так, для Центрально-Черноземного региона в 1988 году институтами ЮжНИИГИМ и ЦЧОГипроводхоз, а также Воронежским СХИ на основании определения коэффициента природной увлажненности почв были разработаны проектные режимы орошения основных сельскохозяйственных культур. Расчет коэффициента увлажненности проводился по метеостанциям центрально-черноземного региона. При этом учитывались температура, относительная влажность и дефицит влажности воздуха, количество атмосферных осадков за период наблюдений 30-39 лет (см. табл.).
Коэффициенты увлажненности почв по метеостанциям Курской области [Смольянинов, Стародубцев 2011]
Область Метеостанция Коэффициенты увлажненности, Ку
КУРСКАЯ По метеостанции По области
Касторное 0,67 0,77
Щигры 0,77
Тим 0,71
Поныри 0,87
Фатеж 0,82
Дмитриев 0,84
Льгов 0,77
Рыльск 0,78
Обоянь 0,68
Курск 0,77
Нами было произведено зонирование территории Курской области по величине природной влагообеспеченности с выделением трех зон с разными коэффициентами природной увлажненности земель Ку (рис.).
І і больше 0,80; | | 0,71-0,80; і | 0,61-0,70
Зоны Курской области с неодинаковой природной влагообеспеченностью. Коэффициенты
природной увлажненности земель (Ку)
Необходимость в орошении земель по климатическим условиям определяется показателями увлажнённости территории. В начале прошлого века Г.Н. Высоцкий предложил характеризовать эту увлажнённость коэффициентом увлажнения, равным отношению количества атмосферных осадков к испаряемости за год.
В регионах с К=1 - увлажнение нормальное; К > 1 - избыточное; К < 1 -недостаточное.
Г.Т. Селянинов считал, что увлажнённость сельскохозяйственных земель характеризуется гидротермическим коэффициентом (ГТК):
ГТК=10ХРв/Ь,
где ^Рв - сумма осадков вегетационного периода, мм: ^ - сумма среднесуточных температур выше 10°С за тот же период.
Когда ГТК составляет 0,5, климат считается сухим; 0,6—1,0 - засушливым; 1,62,0 - избыточно влажным.
А.Н. Костяков применил для оценки влагообеспеченности метод водного баланса поля на основе учёта его приходной части, то есть атмосферных осадков, и расходной - стока и испарения. Он предложил формулу
Ко = А ц/ Ео,
где Ко - коэффициент водного баланса; А ц - среднегодовая сумма осадков, мм; ц -величина поверхностного стока (определяется опытным путём), мм; Ео - испарение за год, мм.
Это позволило на европейской части России выделить три зоны увлажнения: избыточного - Ко> 1; неустойчивого - Ко= 1; недостаточного - К< 1 [Смольянинов, Стародубцев 2011].
Однако при перспективной оценке возможности проведения орошения земель в исследуемой области, кроме климатических условий, необходимо также учитывать ряд факторов, а именно: количество и качество водных ресурсов, водно-физические свойства почв, геологическое строение области, особенности рельефа, то есть расчлененность долинно-балочной сетью, водопроницаемость рельефообразующих пород.
Для орошения земель используются поверхностные и подземные воды [Воронин 1989]. К поверхностным источникам воды относятся реки и водохранилища, а также местный сток, зарегулированный прудами. При использовании поверхностных и подземных вод для орошения учитываются потребности в водных ресурсах городского и сельскохозяйственного водоснабжения, рыбного хозяйства, рекреации и др.
Орошение земель возможно при определенном качестве вод весеннего стока, а также подземных вод, используемых для полива земель [Безднина 1997; Смольянинов, Стародубцев 2011].
Как установлено, пригодность воды для орошения необходимо производить с учетом: общего содержания солей в воде; химического состава воды; механического и минералогического состава почв, а также их водно-физических и физико - химических свойств; дренированности территории долинно-балочной сетью; глубины залегания и химического состава грунтовых вод; техники и технологии полива земель; солеустойчивости орошаемых сельскохозяйственных культур. Для большинства сельскохозяйственных растений допустимая минерализация воды для поливов не должна превышать 1г/л., так как большее содержание растворенных солей может приводить к вторичному засолению почв [Там же].
Допустимая минерализация оросительных вод определяется различными методами [Безднина 1997; Смольянинов, Стародубцев 2011]. Так, в формуле Израэльсена допустимая минерализация прямо пропорциональна содержанию солей в почве, плотности почвы, мощности увлажняемого слоя и обратно пропорциональна мощности слоя оросительной воды:
с = м.
M
Однако качество поливной воды зависит не только от общего количества растворенных веществ, но и от соотношения основных химических компонентов. Наиболее вредными для растений считаются соли натрия: Ка2С03, №С1, КаЫС03, №804, а соединения кальция (кроме СаСЬ2) - безвредны. Поэтому при оценке вод для
орошения необходимо определять соотношение
Ca + Mg
, предложенное Антиповым-
Каратаевым.
Требованиями к качеству воды для орошения земель в Курской области должна в первую очередь учитываться необходимость сохранения естественного плодородия черноземов. При этом нельзя допускать развитие процессов осолонцевания, содообразования и засоления. Как установлено, натрий и магний разрушают структуру и ухудшают водно-физические свойства почв, а карбонат и бикарбонат натрия и магния обладают высокой токсичностью. Повышение содержания натрия и магния в оросительной воде приводит к накоплению натрия и магния в почвенно-поглощающем комплексе и десорбции кальция в почве.
Воды весеннего стока, которые в основном используются для полива земель в Курской области, имеют гидрокарбонатно-кальциевый состав. Их минерализация составляет 150мг/л, рН - 7,0-7,4, содержание натрия - от 0,5 до 16 мг/л [Смольянинов, Стародубцев 2011].
По минерализации, рН воды и соотношению основных ионов, а также с учетом механического состава почв на орошаемом участке все воды, которые можно использовать для орошения черноземных почв, могут быть разделены на четыре класса.
Воды I класса при этом могут использоваться для полива без применения химических мелиорантов на всех видах черноземов. Орошение водой II—IV классов приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Основными показателями степени опасности развития процессов засоления, осолонцевания и содообразования при орошении земель являются концентрация хлора,
Как установлено, в Курской области поверхностные и подземные воды в большинстве случаев по своему качеству относятся к I и в меньшей степени ко II классу оросительной воды [Там же].
Содержание микроэлементов, тяжелых металлов, органических веществ в воде при поливе не должно превышать предельно допустимых концентраций. При этом особое внимание следует обратить на содержание кадмия, свинца, ртути, брома, нитритов и нитратов.
При оценке влияния качества оросительной воды на урожайность сельскохозяйственных культур необходимо учитывать солеустойчивость растений. Все растения более чувствительны к содержанию в воде и почве вредных веществ в период прорастания семян и на ранней стадии развития растений, чем в период их созревания.
Для оценки пригодности оросительной воды следует использовать математические методы прогноза изменения водно-солевого режима почв под влиянием качества оросительной воды. Для улучшения качества этих вод используются методы разбавления, опреснения и химической мелиорации.
Важно учитывать на орошаемых землях особенности литологического состава и водопроницаемость рельефообразующих пород. Водопроницаемость
рельефообразующих пород на рассматриваемой территории неодинакова.
Наибольшей водопроницаемостью обладают верхнедевонские трещиноватые закарстованные известняки, коэффициент фильтрации которых достигает 250 м/сутки. Мела и мергели имеют коэффициент фильтрации от 1 до 40 м/сутки, аптские пески -10-100, четвертичные и неогеновые пески - 2-6. Очень малой водопроницаемостью характеризуются глины мелового и юрскодевонского возраста.
Ученые записки: электронный научный журнал Курского государственного университета. 2012.
соотношения
№ 1 (21)
Важнейшим свойством почвы, которая подвергается поливу, является содержание в ней гумуса. Как установлено, орошение способствует активизации биохимических процессов в почве. Одновременно поливная вода, которая периодически создает избыточное увлажнение, ослабляет аэробное разложение органических остатков и усиливает их гумификацию. Поэтому на поливных землях образование гумусовых веществ идёт интенсивнее, чем на богаре, и внесение органических удобрений приводит к заметному накоплению перегнойных веществ в почве.
На орошаемых землях большое значение имеет прочность почвенной структуры. Важное производственное значение ее было установлено в конце XIX века П. А. Костычевым. Высокая прочность структуры имеет особое значение на орошаемых землях. При хорошей ее прочности не происходит вторичное засоление земель, уменьшается возможность образования корки, снижается ирригационная эрозия.
При обосновании выбора орошаемой площади учитывается особенности рельефа. Так, большинство исследователей считают, что применение дождевальных установок необходимо ограничивать до уклона 0,01. Расчлененностью рельефа овражно-балочной сетью определяется степень дренированности земель, предназначенных для орошения. В условиях низкой естественной дренированности территории может происходить подъем уровня грунтовых вод в результате их дополнительного питания при поливе на участках орошения, что может вызвать засоление почвенного покрова.
Очень большое значение при орошении земель имеет способ полива. В современной мелиоративной практике различают несколько основных способов орошения: дождевание, капельное орошение, мелкодисперсное, внутрипочвенное увлажнение и подземное орошение [Воронин 1989].
Ни один из этих способов не может быть универсальным для всех условий. Использование одного из них обосновывается анализом конкретных природнохозяйственных условий. В европейской части России 82 % орошаемых площадей поливаются дождеванием и капельными системами. В настоящее время ввод новых орошаемых земель практически не производится, а реконструкция гидромелиоративных систем выполняется менее чем на 10%.
Площадь орошаемых земель в Центрально-Черноземном регионе по состоянию на 1991 год составляла более 380 тыс. га. В последние 15 лет отмечается значительное сокращение площади орошаемых земель. Так, в Курской области доля орошаемых угодий составляет 1,9% [Романенко 1996; Смольянинов, Стародубцев 2010].
Таким образом, при оценке необходимости и условий проведения орошаемого земледелия в Курской области следует учитывать как потребность в орошении земель, так и природные условия района ее проведения. Недостаточно учитывать лишь особенности литологического состава и водопроницаемость рельефообразующих пород, величину увлажнения территории, глубину местного базиса эрозии, расчлененность территории овражно-балочной сетью, облесенность и распаханность земель. В первую очередь, необходимо учитывать естественную увлажненность почвенного покрова. Следует также собрать полную информацию о свойствах почвенного покрова, наличии и качестве водных ресурсов, которые можно использовать для полива земель.
Природные условия Курской области, то есть климат, рельеф, почвенный покров, геологическое строение, гидрогеологические условия определяют условия сельскохозяйственного производства и необходимость проведения орошения земель на исследуемой территории. Поэтому здесь можно рекомендовать периодическое орошение земель, при котором в наиболее засушливые годы своевременный полив
способен значительно увеличить продуктивность сельскохозяйственных культур. По нашим предварительным расчетам, в Курской области необходимо орошать не менее 2-5% сельхозугодий, то есть, посевы кормовых, овощных и технических культур.
Библиографический список
Безднина С.Я. Качество воды для орошения, принципы и методы оценки. М.: Рома, 1997. 186 с.
Воронин Н.Г. Орошаемое земледелие. М.: Агропромиздат,1989. 336 с.
Маслов Б.С. Мелиорация в системе земледелия // Мелиорация и водное хозяйство. 1992. № 2. С. 4-6.
Романенко Г.А., Комов Н.В., Тютюников А.И. Земельные ресурсы России, эффективность их использования. М.: Россельхозакадемия, 1996. 304 с.
Смольянинов В.М., Стародубцев П.П. Комплексная мелиорация и орошение земель в Центрально - Черноземном регионе: Состояние, условия развития. Воронеж: Истоки, 2011. 179 с.
