Морозов
А. Н.
ОСОБЕННОСТИ ВОДНО-СОЛЕВОГО
РЕЖИМА (ВСР) ПОЧВ ПРИ ОРОШЕНИИ
Для орошаемого земледелия,
как и для более требовательных не ирригационных потребителей, качество
воды имеет решающее значение.
В природе практически
нет неминерализованных вод. Даже атмосферные осадки имеют достаточно
заметную минерализацию, достигающую 0,01 - 0,05 г/л. Речные воды в
зонах формирования стока содержат от 0,1 до 0,3 г/л., а грунтовые
- здесь редко выше 1 г/л.
По мере продвижения в
зоны погружения и рассеивания подземного стока происходит трансформация
его концентрации и химического состава в связи с упариванием и выпадением
в осадок части трудно растворимых солей, источником которых являются
продукты выветривания земной коры. Здесь гидрокарбонатно-кальциевый
состав вод переходит в сульфатно-кальциевый, далее в сульфатно-хлоридно-кальциево-магниево-натриевый
и, в областях конечного стока, в хлоридно-натриевый. Концентрация
солей в подземных водах синхронно растет по мере продвижения к областям
конечного стока, где может достигать 20 - 30 и более грамм в литре.
В качестве примера можно
сослаться на работу А.С.Хасанова,
где показано, как меняется минерализация и химический состав по гидрохимическим
зонам в голодностепском регионе Узбекистана.
Реликтовые запасы солей
в водовмещающих пластах осадочных пород на современных орошаемых массивах
Ферганской долины, среднего течения Сырдарьи, Сурхандарьи, Кашкадарьи,
Бухары, низовьев Амударьи настолько велики, что их, практически, можно
рассматривать как вечный источник солей, извлекаемых дренажем и, особенно,
вертикальным.
Орошение вызывает принципиальные
изменения в формировании водного режима почв, и влияние его распространяется,
практически, до региональных водоупоров. Анализ гидродинамических
сеток движения подземных вод показывает, что чем выше степень промывного
режима и глубже расположены водоприемники дрен, тем больше реликтовых
запасов солей вовлекается в водоотвод, а далее большая часть их попадает
вновь в водоисточники или в понижения - испарители дренажно-сбросного
стока.
Простейшие расчеты свидетельствуют,
что на каждые 1000 м3 оросительной воды с минерализацией 1 г/л испаряющиеся
в год с одного гектара орошаемого угодья в почве останется 1 тонна
солей, которая должна быть удалена из корнеобитаемого слоя для предотвращения
его засоления.
Куда?
Это второй вопрос, который
пока решается практически однозначно: через водоисточники или водоотводящие
тракты в водоёмы конечного стока. В первом случае огромные массы солей
возвращаются на поля. Круг замыкается: дренаж отводит соли с одних
полей, а несовершенные системы водоотвода возвращают их на другие
поля! А ведь можно опреснять дренажные стоки, извлекая из них
так необходимое для химической промышленности сырьё, а может быть
от них можно, вообще избавится, складируя в
те самые горизонты, в которых они накапливались и спокойно лежали
миллионы лет? Давайте думать вместе... как это сделать.
Задачей орошения, в условиях
ограничений на количество и качество водных ресурсов, является поддержание
водно-солевого режима почв в заданных агротехнических пределах при
минимально возможном вовлечении реликтовых запасов солей в водооборот.
Практически, для всех видов сельскохозяйственных культур, включая
и древесную растительность, достаточно поддерживать эти условия всего
в метровом слое почвы!
Совершенно очевидно, что
использование вод повышенной минерализации создает дополнительные
трудности при поддержании требуемого водно-солевого режима почв. Однако,
длительное развитие оросительных систем на относительно невысоком
техническом уровне, волей или неволей создали условия для тупиковой
ситуации, при которой очень высока степень возврата дренажно-сбросных
вод на орошение. До тех пор, пока технический уровень оросительных
систем будет низок, эта проблема будет существовать и усугубляться.
Возникает задача определения
критериев допустимого водно-солевого режима почв с учетом уровня концентрации
используемых на орошение вод в различных природных условиях, исходя
из практической целесообразности и экологической безопасности на период,
до перехода на новые совершенные конструкции оросительных систем.
Обычно в таких расчетах принимаются критерии, безусловно обеспечивающие
безопасность почв от засоления и осолонцевания, а следовательно и
безопасность растений вне зависимости от химического состава применяемых
вод по основным шести компонентам-HCO3’,Cl’,SO4’’,Na+,Mg++,Ca++.
Наличие других вредных веществ антропогенного происхождения регламентируется
действующими нормами по допустимым предельным концентрациям (ПДК)
и может быть в каждом отдельном случае учтено особо.
Особенности водно-солевого
режима почв в аридной зоне
Аридные зоны отличаются
большой сухостью климата, и орошение является экономически оправданным
практически для всех сельскохозяйственных культур. Требования сельскохозяйственных
культур к режиму влаги и солей в корнеобитаемом слое (который
также меняется по мере развития растений) значительно варьируют в
течение вегетационного периода. Эти требования могут быть заданы в
виде определенного коридора допустимых значений влаго- и солесодержания
активного слоя почвы, увеличивающегося по мере развития растений,
при которых сельскохозяйственные растения могут нормально развиваться.
Поскольку водный и солевой
режимы почвы формируются целым рядом факторов, очень трудно без специальных
расчетов прогнозировать эти режимы на длительные периоды. Тем не менее,
имеющиеся материалы исследований, анализа,
моделирования явления дают возможность качественного и
количественного прогноза, о чём речь пойдёт в следующих разделах.
Для аридной зоны со всей
очевидностью можно сказать, что для удовлетворения агротехнических
требований растений приходится решать противоречивую, по сути, задачу:
как подать на поле нужное количество воды при минимуме внесения солей
и как отвести с поля максимум солей при минимуме водоотвода. В
этом заключается главная особенность водно-солевого режима почв в
аридной зоне, решение которой лежит в области оптимизации режимов
орошения и совершенства оросительных систем, в целом.
Наличие даже относительно
простых моделей, позволяющих проводить численные эксперименты, открывает
интересные перспективы для познания закономерностей формирования водно-солевого
режима орошаемой почвы. Появление в расчетах, кроме оценок влажности
почвы, второго фактора - засоления (вернее, концентрации
почвенного раствора) позволяет обозначить новое понятие: качество
почвенной влаги, уточнив при этом широко использующееся понятие
- доступность почвенной влаги. Это, как показано в разделе Примеры
использования моделей ВСР, открывает, во-первых, возможности
рационального планирования использования водных ресурсов в конкретной
хозяйственной ситуации, во вторых, позволяет вести прогнозы и
анализировать последствия тех или иных проектных решений, в третьих,
даёт возможность направленного планирования дорогих полевых и, особенно,
долгосрочных опытов для подтверждения или уточнения положений прогноза,
а тем самым - моделей.
Пожалуй, самый интересный,
относительно "неожиданный" вывод следует из серии численных
экспериментов, который достоин проверки опытным путём - это возможность
практически равноценного (по эффективности) весенне-осеннего использования
оросительной воды вместо летнего, то есть перенос
части вегетационных поливов на не вегетационный период без потери
урожайности сельскохозяйственных культур благодаря улучшению качества
почвенной влаги на начало вегетации. (Это, учитывая условия сегодняшнего
энергетического режима работы Токтогульского водохранилища - главного
в каскаде водохранилищ многолетнего регулирования стока реки Сырдарьи,
одна из альтернатив выхода из критического положения, создавшегося
в последние годы). См. раздел "О
роли влагозарядковых поливов в повышении водообеспеченности орошаемых
полей".
Интересны также прогнозы
затрат оросительной воды при различных условиях дренирования территории.
На рисунке показаны результаты прогнозов величины оросительной нормы
нетто для различнной степени дренированности. Если их рассматривать
без учета потерь воды на поле, за счет несовершенной техники полива,
то может показаться, что они противоречат практике, а если проанализировать
ситуацию внимательней, с привлечением данных независимых экспериментов,
то появляются настолько интересные идеи, что они, по мнению автора,
могут быть ключевыми для выбора средств и направлений разрешения кризисной
ситуации в ЦАР.
Совершенная техника полива
может разрешить проблемы недостатка водных ресурсов и, заодно ответить
на вопрос, куда девать соли. Кстати, американские водники уже
много лет исповедуют и проводят в жизнь аналогичные идеи у
себя на родине (Т.В.Беляева).
18 февраля.
2004 года
Как
с нами связаться
Вернуться
на главную страницу
