CC BY
22
DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.66.110 Кирейчева Л.В.1, Сейтказиев А.С.2, Куандыкова Г. Т.3
:ORCID: 0000-0002-7114-2706, доктор технических наук, 2доктор технических наук ,
3докторант PhD,
всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова, 2,3Таразский государственный университет имени М.Х.Дулати ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ОРОШАЕМЫХ ПОЧВ В ЖАМБЫЛСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация
Характер климатических и природно-географических условий Жамбылской области Казахстана предопределяет необходимость развития орошения для получения гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур. В настоящее время из 226,5 тыс. га в сельскохозяйственном производстве используется лишь 57,4%, при этом из-за ухудшения технического состояния оросительной системы, развития процессов засоления, осолонцевания и ухудшения агрохимических свойств почв происходит снижение урожайности полевых культур. Показано, что расчетный продукционный потенциал в 2 - 3 раза выше, чем существующий. При восстановлении плодородия орошаемых земель и значительном улучшении их мелиоративного состояния возможно увеличить урожайность зерновых до 57,5 ц/га, картофеля до 260 ц/га, овощей до 250 ц/га сахарной свеклы до 220 ц/га.
Ключевые слова: орошение, продуктивность, урожайность сельскохозяйственных культур, продукционный потенциал, засоление, осолонцевание, ощелачивание, органическое вещество почв.
Kirejcheva L.V.1, Sejtkaziev A.S.2, Kuandykova G.T.3
1ORCID: 0000-0002-7114-2706, PhD in Engineering, All-Russian Scientific Research Institute of Hydraulic Engineering and Reclamation named after A.N. Kostyakov,
2PhD in Engineering, Taraz State University named after M. Kh. Dulati, 3Postgraduate student, Taraz State University named after M. Kh. Dulati EVALUATION OF INFLUENCE OF NATURAL AND ANTHROPOGENIC FACTORS ON PRODUCTIVITY
OF IRRIGATED SOILS IN ZHAMBYL REGION
Abstract
The nature of the climatic and natural-geographical conditions of the Zhambyl region of Kazakhstan predetermines the need for irrigation to obtain guaranteed crop yields. At present, only 57.4% of 226.5 thousand hectares are used for agricultural production, while the productivity of field crops decreases due to deterioration of the technical condition of the irrigation system, development of salinization processes, solonetzation and deterioration of agrochemical properties of soils. It is shown that the estimated production potential is 2 to 3 times higher than the existing one. With the restoration of the crop-generating power and a significant improvement of meliorative condition of lands, it is possible to increase the grain yields to 57.5 c/ha, potatoes to 260 c/ha, vegetables to 250 c/ha, sugar beet to 220 c/ha.
Keywords: irrigation, productivity, crop yields, productive potential, salinization, solonetzation, alkalization, soil organic matter.
Введение. Жамбылская область расположена на юге Казахстана, земельный фонд составляет 15628,5 тыс. га, а площадь сельскохозяйственных угодья - 10489,6 тыс. га (72,7%). Климат характеризуется явно выраженной засушливостью, так как территория является малодоступной областью для атлантических воздушных масс, несущих на материк основные запасы влаги. Месячное количество осадков по метеостанциям колеблется от 127 до 214 мм в год, а средняя температура воздуха составляет + 8,6 - 10оС. Для гарантированного получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо орошение. В начале 90-х годов прошлого века площадь орошаемых земель в республике составила 2,36 млн га и ирригационные системы были построены во всех областях Казахстана [1, С. 53]. В настоящее время по данным КазНИИВХ в Жамбылской области числится 226,5 тыс. га орошаемых земель, их них используется 129,9 тыс. га или 57,4%. Практически все орошаемые земли имеют низкое плодородие, поэтому урожайность всех видов сельскохозяйственных культур на орошаемых землях не соответствует природно-ресурсному потенциалу (таблица 1).
Таблица 1 - Урожайность сельскохозяйственных культур Жамбылской области (во всех _категориях хозяйств, ц/га)_
Урожайность 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г. Среднее значение за 4 года
Зерновые культуры (в весе после доработки) 13,4 20,7 20,7 18,0 17,9
В т.ч. пшеница 12,0 19,9 20,1 16,9 17,2
картофель 147,3 159,3 168,4 170,0 161,3
овощные культуры 144,6 150,2 167,0 177,1 159,7
бахчевые культуры 151,5 158,3 168,6 178,1 164,1
сахарная свекла (фабричная) 168,0 203,2 210,9 191,7 195,5
Главным фактором низкой продуктивности орошаемых земель является усиление темпов засоления, осолонцевания и ощелачивания почв, что связано с низким техническим уровнем оросительной сети и, как следствие, повышенному забору воды из источников орошения. В Казахстане на один гектар орошаемых земель из оросительных систем забирается от 8 до 13 тыс. м3/га, а до поля доходит 4-6 тыс. м3/га. Это приводит к подъему грунтовых вод: в области площадь орошаемых земель с уровнем залегания грунтовых вод до 3-х м составляет 43,9%. В связи с этим возникает парадоксальная ситуация: водозабор в ирригационные системы до 2-х и более раз превышает потребность в оросительной воде, а на полях её не хватает, поэтому снижается урожайность и происходит прогрессирующее засоление почв. В Шу- Таласском бассейне доля засоленных почв составляет 31,4% или 35825 га, кроме засоления, фактором снижения продуктивности орошаемых земель является высокая щелочность и магниевое осолонцевание почв. Этому способствует и повышенная минерализация оросительной воды, доходящая в районе Бирлесу-Енбек (Жамбылский район) до 0,527 г/л. Регулирование водно-солевого режима, улучшение структуры и плодородия почв и их водно-физических свойств является актуальным направлением исследования [2, С. 86].
Цель исследования. Оценить влияние природно-хозяйственных факторов на мелиоративное состояние и продуктивность орошаемых земель.
Объект и методы исследований. Объектом исследования являются орошаемые земли Жамбыльской области, почвенный покров представлен преимущественно сероземно-луговыми почвами с низким содержанием органического вещества и элементов питания. Оценка почвенно-мелиоративного состояния орошаемых земель осуществлялась путем сбора и обобщения фондовых материалов и литературных источников, а также выполнялся анализ образцов почвы на содержание гумуса, №К в химической лаборатории КазНИИВХ по стандартным методикам.
Результаты и обсуждение. Одним из главных факторов, характеризующих почвенный продукционный потенциал, является содержание органического вещества в почве, что определяет ее агрофизические свойства и является энергетической основой биологических процессов. При мелиорации деградированных орошаемых земель необходимо достичь таких параметров водно-физических и химических свойств почв, при которых возделываемые сельскохозяйственные культуры должны обеспечиваться влагой, питательными элементами и воздухом в достаточном количестве, что определяет их высокую урожайность [3, С. 87].
Из литературных источников известно, что сероземно-луговые почвы характеризуются малогумусностью и низким содержанием азота. Выполненные полевые исследования показали, что содержание гумуса в корнеобитаемом слое почвы опытно-производственных участках Аса-Талас (Бесагаш, Костобе) и Шу (Мерке, Коктобе) в верхнем слое не превышает 1 - 1,42 % и понижается с глубиной, что ниже, чем в естественном состоянии [4, С. 145] (таблица 2).
Таблица 2 - Содержание гумуса в корнеобитаемом слое почв,%
Горизонт, см Аса-Талас Шу
Бесагаш Костобе Мерке Коктобе
0 - 20 1,15 1,06 1,42 0,95
20 - 40 0,83 0,71 0,94 0,81
40 - 60 0,64 0,23 0,74 0,64
60 - 80 0,45 0,15 0,51 0,42
80 - 100 0,42 0,13 0,55 0,41
0 - 40 0,95 0,68 1,08 0,92
0 — 100 0,72 0,45 0,71 0,67
Проведенный анализ подвижных форм питательных элементов (N0^ Р205, К20) показал, их содержание в корнеобитаемой толще почв не обеспечивает нормальный рост и развитие сельскохозяйственных культур (таблица 3).
Таблица 3 - Запасы подвижных форм питательных элементов
№ точек Горизонт, см Виды питательных элементов, мг/кг почвы
NO3 P2O5 K2O
Костобе 0 - 20 5,44 5,040 24,10
20 - 40 6,89 4,512 30,12
40 - 60 3,01 0,756 10,84
0 - 60 5,11 3,436 21,69
Коктобе 0 - 20 4,80 5,216 21,29
20 - 40 4,25 4,600 27,31
40 - 60 2,37 2,116 15,66
0 - 60 3,81 3,977 21,42
Так, содержание подвижных форм азота в мелиорируемой толще почв изменяется от 3,40 до 5,57 мг/кг почвы. При этом максимальные значения запасов подвижных форм азота зафиксированы в верхних горизонтах. С увеличением глубины запасы нитратов в почве снижаются. Полученные значения подвижных форм питательных элементов сравнивались с существующей градацией по обеспеченности почв подвижными формами азота, фосфора и калия. Сравнительный анализ содержания азота в 0 - 60 см почв с их обеспеченностью показал, почвы опытно -производственных участков имеет низкую обеспеченность для зерновых культур, а для картофеля, корнеплодов, овощных и технических культур очень низкую обеспеченность. Аналогичный анализ выполнен для подвижных форм
111
фосфора и калия, из которого вытекает, что почвы опытно-производственных участков обеспечены только K2O, а содержание P2O5 низкое.
Нами рассчитан средний продукционный потенциал (Р) для данного типа почв по методике Пегова С.А. и Хомяковым П.М. [5, С. 222], [6, С. 83]:
P = S • ART•GGR (для агроценозов),
S = 6,4(G™ + 0,2G-T.)/600+8,5 3NPK + 5,1e" I H~1 |/4 , ГК ФК
Hf-Hfa +
2 ^ m -21
DH
T-T
DT
ART=e [ J,
где S - индекс почвы; ART - показатель соответствия климатических условий данной культуре; GGR -коэффициент, зависящий от культуры производства, который обычно принимает значения в пределах
0,5 < GGR < 1,45; 6,4; 8,5; 5,1 - весовые коэффициенты; Gra и Gфк - содержание гуматного и фульватного
гумуса соответственно, т/га; N, P, K- содержание в почве азота, фосфора и калия соответственно, доля от их оптимального значения для данного вида культуры; Нг - гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г почвы; параметры Hf0, DH, T0, DT определяются в зависимости от биологических особенностей рассматриваемой культуры. Показатели Hf0 и T0 характеризуют оптимальные увлажнение и температуру, а показатели DH и DT - диапазон соответствующих условий, приемлемых для данной культуры [7, С. 51], [8, С. 19].
При оптимальных значениях для данной почвы при орошении следующих показателей: содержание гумуса 1 -1,5%; объемная масса 1,3 -1,4 г/см3 ; NO + NH4 + 15 - 20 мг/кг почвы; Р2 О5 25 - 30 мг/кг почвы; К2 О - 200 - 300 мг/кг почвы и GrK = продукционный потенциал может составить 5,75 т з.ед./га [9, С. 92]. Таким образом, потенциальная урожайность зерновых в среднем для Жамбылской области может достигнуть 57,5 ц/га, что почти в 2 -3 раза выше современного уровня, картофеля - 260 ц/га, овощей - 280 ц/га, сахарной свеклы - 220ц/га [10, С. 320].
Заключение. Естественные природные условия и современное техническое состояние оросительных систем, а также их эксплуатация привели к значительному снижению продуктивности земель и понизили плодородие орошаемых почв, что повлекло за собой снижение урожайности основных сельскохозяйственных культур в 1,5 - 2 и более раз.
Обоснованный продукционный потенциал орошаемых земель позволяет в 2 - 3 раза увеличить урожайность полевых культур. Для этого необходимо улучшить агрохимические свойства и восстановить плодородие почв внесением органических веществ и минеральных удобрений. Из минеральных удобрений на первом месте по эффективности стоят азотные, а затем фосфорные.
Для регулирования водно-солевого режимов почв необходимы технологии по управлению эколого-мелиоративным режимом орошаемых земель, что обеспечит сопряжение природных и мелиоративных процессов, обеспечивающих рост продуктивности орошаемых земель.
Список литературы/References
1. Вышпольский Ф. Ф. Некоторые аспекты управления мелиоративными процессами на орошаемых землях Казахстана /Ф. Ф. Вышпольский //Совершенствование мелиоративного улучшения орошаемых земель в Казахстане. -Ташкент, 1982. - С.53 - 683.
2. Сейтказиев А. С. Комплекс мелиоративных меропрятии и моделирование переноса солей на засоленных почвах /А. С. Сейтказиев //Мелиорация и проблемы восстановления сельского хозяйства России. Материалы международной научно-практической конференции. - М. - С. 82 - 86.
3. Бондаренко Н. Ф. и др. Моделирование продуктивности агроэкосистем./ Н. Ф. Бондаренко, Е. Е. Жуковский, И. Г. Мушкин. - Л. - Гидрометиздат. - 1982 г. - 338 с.
4. Тооминг Х. Г. Экологические принципы максимальной продуктивности посевов./Х. Г. Тооминг. - Л. -Гидрометеоиздат - 1984. - 263 с.
5. Пегов С. А., Хомяков П. М. Моделирование развития экологических систем. / С. А.Пегов, П. М. Хомяков. - Л. -Гидрометеоиздат. - 1991. - 222 с.
6. Кирейчева Л. В. и др. Технологии управления продуктивностью мелиорируемых агроландшафтов различных регионов Российской Федерации /Л. В. Кирейчева, И. В. Белова, Н. П. Карпенко, С. Б. Адьяев, Э. Б. Дедова, Г. Н. Кониева. //Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации. - М. - 2008. - 81с.
7. Кирейчева Л. В., Юрченко И. Ф., Яшин В. М. Научные основы создания и управления мелиоративными системами в России. /Л. В. Кирейчева, И. Ф. Юрченко, В. М. Яшин - М. - ВНИИГиМ - 2017. - 152с.
8. Кирейчева Л. В. Формирование высокопродуктивного агроландшафта на мелиорируемых землях/Л. В. Кирейчева // Мелиорация и водное хозяйства. - 2009. - № 4. - С. 19 -22.
9. Ничипорович А.А. Фотосинтез и теория высоких урожаев./А. А. Ничипорович - М. - Изд-во АН СССР. - 1956. - 92 с.
10. Каюмов М. К. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур. / М. К. Каюмов. - М. -Агропромиздат. - 1989. - 320 с.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Vyshpol'skij F. F. Nekotorye aspekty upravlenija meliorativnymi processami na oroshaemyh zemljah Kazahstana [Some Aspects of Management of Reclamation Processes on Irrigated Lands of Kazakhstan]/F. F. Vyshpol'skij //Sovershenstvovanie
meliorativnogo uluchshenija oroshaemyh zemel' v Kazahstane[Improvement of land improvement in irrigated lands in Kazakhstan.]. - Tashkent. - 1982. - P. 53 - 683. . [in Russian]
2. Sejtkaziev A. S. Kompleks meliorativnyh meroprjatii i modelirovanie perenosa solej na zasolennyh pochvah [The Complex of Meliorative Measures and Modeling of Salt Transfer on Saline Soils] /A. S. Sejtkaziev //Melioracija i problemy vosstanovlenija sel'skogo hozjajstva Rossii. Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii.[Melioration and Problems of the Restoration of Agriculture in Russia. Materials of the International Scientific-Practical Conference]. - M. - P. 82 - 86. [in Russian]
3. Bondarenko N. F. i dr. Modelirovanie produktivnosti agrojekosistem.[Modeling the Productivity of Agroecosystems]/ N. F. Bondarenko, E. E. Zhukovskij, I. G. Mushkin/. - L. - Gidrometizdat. - 1982 g. - 338 P. [in Russian]
4. Tooming H. G. Jekologicheskie principy maksimal'noj produktivnosti posevov. [Ecological Principles of Maximum Productivity of Crops] /H. G. Tooming. - L. - Gidrometeoizdat - 1984. - 263 P. [in Russian]
5. Pegov S. A., Homjakov P. M. Modelirovanie razvitija jekologicheskih sistem. [Modeling the Development of Ecological Systems]. /S. A.Pegov, P. M. Homjakov. - L. - Gidrometeoizdat. - 1991. - 222 P. [in Russian]
6. Kirejcheva L. V. i dr. Tehnologii upravlenija produktivnost'ju melioriruemyh agrolandshaftov razlichnyh regionov Rossijskoj Federacii [Technologies for Managing the Productivity of Ameliorated Agrolandscapes in Various Regions of the Russian Federation] /L. V. Kirejcheva, I. V. Belova, N. P. Karpenko, S. B. Ad'jaev, Je. B. Dedova, G. N. Konieva. //Vserossijskij nauchno-issledovatel'skij institut gidrotehniki i melioracii im. A. N. Kostjakova. [All-Russian Research Institute for Hydraulic Engineering and Land Reclamation] - Moskva. - 2008. - 81 P. [in Russian]
7. Kirejcheva L. V., Jurchenko I. F., Jashin V. M. Nauchnye osnovy sozdanija i upravlenija meliorativnymi sistemami v Rossii.[Scientific Foundations of Creation and Management of Reclamation Systems in Russia.] /L. V. Kirejcheva, I. F. Jurchenko, V. M. Jashin - M. - 2017. - 152 P. [in Russian]
8. Kirejcheva L. V. Formirovanie vysokoproduktivnogo agrolandshafta na melioriruemyh zemljah [Formation of Highly Productive Agrolandscape on Reclaimed Lands]/ L. V. Kirejcheva // Melioracija i vodnoe hozjajstva.[ Melioration and Water Management]. - 2009. - № 4. - P. 19 -22. [in Russian]
9. Nichiporovich A. A. Fotosintez i teorija vysokih urozhaev./A. A. Nichiporovich - M.: Izd-vo AN SSSR [Publishing House of the Academy of Sciences]. - 1956. - 92 P. [in Russian]
10. Kajumov M. K. Programmirovanie urozhaev sel'skohozjajstvennyh kul'tur.[ Programming of Crop Yields] / M. K. Kajumov. - M. Agropromizdat. - 1989. - 320 P. [in Russian]
