Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ОПАСНОСТИ ИРРИГАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ ПОЧВ
1.1. Понятие - "потенциальная опасность эрозии почв"
1.2. Факторы потенциальной опасности ирригационной эрозии почв
1.2.1. Общие положения Ю
1.2.2. Расход воды в поливные борозды ^1
1.2.3. Уклон поливных борозд и форма склона 12
1.2.4. Длина поливных борозд -^
1.2.5. Длительность полива 15
1.2.6. Водопроницаемость и противоэрозионная стойкость почв 16
1.3. Методы оценки потенциальной опасности эрозии почв 22
Глава П. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИРРИГАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ СЕРОЗЕМОВ
2.1. Интенсивность смыва почвы в поливной борозде и факторы, ее обусловливающие 35
2.2. Влияние длительности полива на противо-эрозионную стойкость почв 55
2.3. Влияние температуры воды на противо-эрозионную стойкость почв 59
Глава Ш. ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ОПАСНОСТЬ ИРРИГАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ ТИПИЧНОГО СЕРОЗЕМА И ЕЕ ОЦЕНКА (на примере территории 1-ой очереди освоения Джизакской степи Узбекской ССР)
3.1. Природные условия Джизакской степи title3 63
3.2. Водопрочность структуры и противоэрозионная стойкость почв ?0
3.3. Районирование территории по потенциальной
опасности смыва почв при поливе по бороздам 89
Глава ІУ. НЕКОТОРЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ СМЫВА ПОЧВ НА ЭРРОЗИООПАСНЫХ ТЕРРИТОРИЯХ
4.1. Полив допускаемыми (по условию неразмываемости почв) расходами воды 95
4.2.Полив по "скошенным" и "контурным" бороздам 100
4.3.Предварительное увлажнение верхней части поливных борозд малыми расходами воды ЮЗ
4.4.Повышение противоэрозионной стойкости почв и борьба со смывом почв при поливах с
помощью полимера К-9 Ю4
4.5.Проектирование противоэрозионных мероприятий для районов разной опасности ирригационной эрозии
Вывода 119
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 121
ЛИТЕРАТУРА 122
- Понятие - "потенциальная опасность эрозии почв"
- Интенсивность смыва почвы в поливной борозде и факторы, ее обусловливающие
- Природные условия Джизакской степи
- Полив допускаемыми (по условию неразмываемости почв) расходами воды
Введение к работе
Проблема охраны земель от вредных проявлений эрозии до сих пор является одной из важнейших народно-хозяйственных задач, на решение которой затрачиваются огромные средства. Еще на октябрьском (1968 г.) Пленуме ЦК КПСС Л.И.Брежнев указал, что "делу борьбы с водной и ветровой эрозией надо придать государственный размах, ибо речь идет о судьбах земли...". В нашей стране уделяется большое внимание охране почв от эрозии. В Постановлении Щ КПСС и Совета Министров СССР от 20 марта 1967 г. говорится о необходимости бережного отношения к земельным ресурсам и проведения комплекса мероприятий по борьбе с эрозией почв. В партийных и правительственных документах, посвященных вопросам охраны природы и улучшения использования природных ресурсов (Постановление Верховного Совета СССР от 20 сентября 1972 г., Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 29 декабря 1972 г.), подчеркивается, что любой ущерб, наносимый почвенному покрову, отрицательно сказывается на всем комплексе природных условий территории. Со времени принятия этих документов в нашей стране проведена громадная работа по защите почв от эрозии. Однако эта проблема и сейчас остается актуальной. В материалах ХХУІ съезда КПСС "Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" поставлена задача: "Улучшить охрану природы, усилить работу по сохранности сельскохозяйственных угодий, борьбу с их эрозией...".
В районах выращивания ценнейшей сельскохозяйственной культуры - хлопчатника - со времени внедрения способа полива по бороздам значительное распространение получила ирригационная эрозия. В Узбекской ССР из 3.7 млн. га орошаемых земель 561 тыс. га подвержена ирригационной эрозии, в том числе в средней и сильной степени - 215 тыс. га и в слабой -346 тыс. га (Беседин и др., 1978). На этой территории ежегодно теряется значительная часть урожая* По данным К.Мирзажано-ва и С.Майлибаева (1974) урожайность хлопчатника на смытых почвах понижается на 14 ц/га, а на намытых - повышается на 5 ц/га, поэтому за счет смыва почвы в результате теряется 9 ц/га хлопка-сырца. Б опытах Х.Хамдамова (1975) установлено, что потери, урожая в результате эрозии составляют 10.0 - 17.6% в зависимости от характера рельефа. При средней по Узбекистану урожайности хлопчатника 28.1 ц/га эти потери составляют 2.8 - 4.9 ц/га. Если принять, что средние потери урожая хлопка-сырца на почвах, подверженных ирригационной эрозии, составляют 4 ц/га, то средние ежегодные потери только в Узбекской ССР выражаются громадной цифрой - 220 тыс. т или в денежном выражении 78 млн. руб. Осуществление намеченной программы орошения целинных и богарных территорий может привести к еще большему росту этих потерь, если при этом не будут осуществляться необходимые противоэрозионные мероприятия. Поэтому при разработке технологии полива для новоорошаемых территорий необходимо оценить потенциальную опасность ирригационной эрозии и наметить необходимые противоэрозионные мероприятия для районов разной опасности эрозии.
Целью работы явились: I. Совершенствование количественного метода оценки потен- циальной опасности ирригационной эрозии типичного серозема при поливе по бороздам.
Оценка противоэрозионной стойкости пахотных горизонтов типичных сероземов и выявление зависимости противоэрозионной стойкости от других свойств этих почв.
Оценка эффективности некоторых противоэрозионных мероприятий (в особенности применения разных доз полимера К-9) как средств предупреждения развития ирригационной эрозии при поливе по бороздам.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Установлена зависимость противоэрозионной стойкости типичного серозема от длительности полива. Дано оригинальное объяснение этого явления.
Предложено новое более простое и удобное для расчета уравнение мутности потока в поливной борозде и модернизировано уравнение ирригационной эрозии сероземов, предложенное М.С.Кузнецовым (1977).
Установлено влияние полимера К-9 на противоэрозионную стойкость почв, шероховатость поверхности поливных борозд и допускаемые расходы воды в них в широком диапазоне доз полимера (от 5 до 40 кг/га).
Установлено критическое для почв сероземного ряда содержание гумуса, превышение которого приводит к заметному повышению водопрочности структуры почв.
Практическая ценность работы:
Разработаны элементы противоэрозионной технологии полива для почв 1-ой очереди освоения Джизакской степи.
Упрощена методика расчета ирригационной эрозии серозе- мов при поливе по бороздам.
Внедрение результатов исследования:
Материалы исследования переданы институту Средазгипро-водхлопок и использованы им при составлении проекта орошения 1-ой и 2-ой очередей освоения Джизакской степи.
Полученные результаты вошли в "Рекомендации по оценке потенциальной опасности ирригационной эрозии почв и разработке элементов противоэрозионной технологии полива" (Ташкент, 1984).
Некоторые разделы работы экспонировались на ВДНХ СССР в 1983 г.
Понятие - "потенциальная опасность эрозии почв"
Прогноз возможного развития эрозии почв при освоении целинных земель в той или иной мере рассматривался рядом авторов, однако наиболее полно он исследован в работах М.Н.Заславского (1973, 1976): дано определение понятия "эрозионно-опасные земли", рассмотрены цели и методы оценки опасности смыва почв, намечены пути использования результатов при проектировании противоэрозионных мероприятий. Эрозионноопасными следует считать территории, "где сочетание природных условий создает опасность проявления ускоренной эрозии при их хозяйственном использовании без осуществления необходимых противоэрозионных мероприятий (Заславский, 1976). Для оценки опасности эрозии почв предложен ряд методов, из которых наибольшее распространение получили качественные методы. При оценке потенциальной опасности эрозии почв М.Н.Заславский (1973) предложил учитывать следующие факторы: климатические показатели, условия рельефа, почвенные показатели и почвозащитное действие растительного покрова, причем отмечено, что в некоторых случаях оценка потенциальной опасности эрозии может проводиться и без учета фактора растительности.
Рассматривая вопрос о потенциальной опасности эрозии почв при поливе хлопчатника по бороздам, следует отметить, что роль климатического фактора выполняют здесь элементы технологии полива (расход воды, длительность полива). М.С.Кузне - 9 цов (1977) предложил при оценке потенциальной опасности ирригационной эрозии почв брать элементы технологии полива, рассчитанные по водопроницаемости почвы без учета ее противо-эрозионной стойкости.
К числу важнейших морфометрических показателей рельефа М.Н.Заславский (1973) относит крутизну, длину, форму продольных профилей и экспозицию склонов. Большое значение может иметь также микрорасчлененность поверхности, определяющая густоту ручейковой сети. При оценке потенциальной опасности эрозии почв при поливе по бороздам из перечисленных показателей следует учитывать крутизну и форму склонов. Роль длины склона в этом случае играет длина борозды. Густота ручейковой сети при поливах по бороздам зависит не от микрорасчлененности, а от ширины междурядий.
Интенсивность смыва почвы в поливной борозде и факторы, ее обусловливающие
Основным вопросом при разработке количественного метода оценки потенциальной опасности эрозии почв является уравнение смыва почв. М.С.Кузнецовым (1977) было выведено такое уравнение для условий полива по бороздам на светлых сероземах. Основными аргументами являются - донная скорость потока в головной части борозды, донная размывающая скорость и длительность транзита воды через заданный створ. Необходимо было проверить применимость этого уравнения для типичных сероземов.
Исследования по этому вопросу были проведены в колхозе "Коммунизм" Янгиюльского района Ташкентской области. Почва -типичный среднесуглинистый серозем иловато-крупнопылеватый при двух вариантах исходной влажности: воздушно-сухая почва ( УАР= 0.045 м/с) и увлажненная малым расходом воды (Улр = =0.073м/с).Исследования проводились в поливных бороздах со средним уклоном от 0.016 до 0.057. Перед началом полива в головной части борозды устанавливался водослив, а на расстоянии 10, 20, 50 и 80 м от него устраивались порожки с бумажным желобом. Для измерения расхода воды в разных створах в полиэтиленовые пакеты брались пробы (обычно за 10 с), затем объем воды измерялся мерным цилиндром. Живое сечение потока измерялось тонкой металлической линейкой. Средние скорости потока получались при делении расхода воды на площадь живого сечения потока. Донные скорости потока рассчитывались по логарифмической зависимости Гончарова. Пробы воды на мутность брались в тарированные по объему молочные бутылки, эти пробы фильтровались, высушивались и взвешивались. Были приняты следующие интервалы для забора проб: 30 мин после добегания воды до данного створа, I час, 2 час, 3 час, 5 час и далее через каждые 2 часа.
Исследования были проведены на 16 (№1 - №16) воздушно-сухих бороздах и 6 (№1а - №6а) предварительно увлажненных. Результаты (табл. 3) показали, что с увеличением расхода воды и уклона борозды наблюдается увеличение интенсивности смыва почвы. Влияние расхода воды наглядно видно из сравнения результатов, полученных, например, в бороздах №4 и №7. При среднем уклоне 0.028 расход воды в борозде №4 равен 0.1 л/с, донная скорость в 1-ом створе равна, в среднем за 15 часов, 0.076 м/с, интенсивность выноса почвы 3.3 г/м.с, тогда как в борозде №7 расход воды в два раза меньше, донная скорость 0.042 м/с, а вынос почвы 0.9 г/м«с, т.е. в 3.7 раза меньше. Аналогичная картина наблюдается и во 2-ом створе. Можно также сравнить результаты опытов в бороздах №12 и №14 с равным средним уклоном 0.020.
Природные условия Джизакской степи
Дкизакская степь представляет собой предгорное продолжение Голодной степи, частью которой она считалась. Разделяет их Южный Голодностепский канал им. Саркисова. Дкизакская степь расположена между 4015 с.ш. и 3940 с.ш. и между 6740 и 69 в.д. Описываемая территория представляет собой наклонную полого-покатую равнину из сливпшхся конусов выноса, как постоянных, так и временных водотоков. Начинаясь в предгорьях Туркестанского хребта на юге, Дкизакская степь граничит с собственно Голодной степью на севере и лежит в пределах абсолютных отметок 600 м на юге и 320 м на севере. На территории Дкизакской степи выделяются три геоморфологические зоны:
1) зона предгорий, расположенная вдоль Туркестанского хребта и имеющая абсолютные отметки 350-600 м и уклоны поверхности более 0.01;
2) полоса территории шириной от 2 до 18 км, расположенная южнее с абсолютными отметками 320-350 м и уклонами 0.01-0.003;
3) третья зона, расположенная вдоль южного Голодностепского канала между абсолютными отметками 300-350 м, имеющая уклон 0.005-0.003.
Климатические условия Джизакской степи позволяют отнести эту территорию к полупустынно-степному типу. Они характеризуются очень высокими температурами поверхности почвы и воздуха в летний период, небольшим количеством выпадающих атмосферных осадков, низкой относительной влажностью воздуха и резкой континентальностью, проявляющейся в резких колебаниях температуры в течение суток и года.
Территория Джизакской степи характеризуется богатыми термическими ресурсами теплого периода года. Основной период развития растительности составляет 261-271 день, а период активной вегетации теплолюбивых растений - 219-226 дней.
Среднегодовая температура равна 14.1 - 15. В июле средняя температура поднимается до 28.8 и 30, а днем она обычно превышает 40, достигая в остальные дни 46-47 . В январе температура понижается до 1.7. Сумма температур выше +5 изменяется с запада на восток от 5067 до 5391 , выше 10 - от 4744 до 5051. Продолжительность безморозного периода составляет в районе Ломакино 210, а в районе Урсатьевс-кой - 232 дня. Количество осадков за год составляет 310-360 мм. Основная масса осадков (70-80$) выпадает в зимне-весенний период и лишь 17-19$ приходится на осень. Вследствие низкой влажности воздуха и высокой температуры летом наблюдается развитие воздушной засухи. В среднем за летний сезон число дней с воздушной засухой составляет в Джизаке 16, а в Урсать-евской - 29. Зимний период продолжается в среднем 90-100 дней. Абсолютные минимумы - 22-23 наблюдаются в декабре-январе. Для равнинной пониженной части степи, где застаиваются холодные воздушные массы, характерны низкие зимние температуры. Зимние температуры в предгорьях несколько выше.
Полив допускаемыми (по условию неразмываемости почв) расходами воды
Исследованиями Ц.Е.Мирцхулава (1970) и М.С.Кузнецова (1981) показано, что ирригационная эрозия почв не наблюдается, если скорость потока в головной части борозды не превышает так называемую допускаемую, равную 0.8 размывающей скорости. Строго говоря, какое-то перемещение частиц с верхней части борозды в нижнюю все же происходит, однако средние для верхнего 50-метрового участка потери не превышают допускаемой нормы смыва (2.0-2.5 т/гатод для сероземов).
Задачей противоэрозионных мероприятий является не допустить увеличения скорости потока выше допускаемой. Это достигается либо снижением скорости потока в поливной борозде, либо повышением размывающей скорости. Снижать скорость потока можно уменьшением расхода воды, повышением шероховатости поверхности, уменьшением уклона борозд.
Анализ литературы показывает, что даже для близких по своим свойствам почв допускаемые расходы по данным разных авторов значительно отличаются. Причиной этого являются различия в принимаемых разными авторами допускаемых величинах смыва, скорости потока, а также в значениях коэффициента шероховатости. Поэтому очень важно найти значения указанных параметров для каждой почвенной разности, в том числе и для типичного серозема.
В.Д.Михайловым (1949) даны следующие допускаемые расходы воды в борозду для темных сероземов, светло-каштановых и каштановых почв Чуйской долины: при уклоне 0.02-0.03 - допускаемый расход равен 0.05-0.025 л/с, при 0.015-0.02 равен 0.05 л/с; при уклоне 0.005-0.01 - 0.25 л/с. Подобные же результаты приводят А.Н.Ляпин и Э.Л.Окулич-Казарин (1958). К этим результатам близки данные, полученные М.С.Кузнецовым (1981) для светлых сероземов Каршинской степи; при уклоне 0.04 допускаемый расход составляет 0.03 л/с, при 0.01 - от 0.13 до 0.17 л/с, при 0.005 - от 0.29 до 0.39 л/с, при 0.002 - от 0.63 до 0.81 л/с в зависимости от механического состава почв. Эти результаты согласуются с наблюдениями Г.В.Еременко и др. (1970) для почв Центральной Ферганы. Они отмечают, что "при поливной струе больше 0.65 л/с и уклоне больше 0.003 происходит эрозия почв на верхней трети борозды". Очень малые расходы воды рекомендуются В.Н.Сущевским и др. (1976) для сероземов Таджики - 98 стана при поливе хлопчатника: при 0.03-0.02 л/с; при 0.01--0.04 л/с; при 0.005 - 0.03 л/с. При этом смыв почвы за один полив составляет, соответственно, 1.3 т/га; 0.19 т/га; 0.02 т/га. Очевидно, допускаемый расход воды при уклонах 0.01 и 0.005 можно увеличить, т.к. смыв при указанных расходах меньше допускаемого даже при расчете на б поливов.
