Содержание к диссертации
стр.
Введение 4
1. Обзор литературы по вопросам агроэкологического мониторинга,
эффективного применения ресурсо-, водосбережения и приемов фито-
мелиорации орошаемых земель Саратовского Заволжья 9
1.1. Эколого-мелиоративное состояние орошаемых земель Саратовской
области 9
1.2 Экологическая значимость проведения мониторинга орошаемых зе
мель 18
Агроэкологические предпосылки уменьшения ирригационной нагрузки на орошаемые земли 27
Формирование экологического каркаса территории путем стабилизации мелиоративного состояния орошаемых земель 35 2.Условия, схема, методика и агротехника проведения полевых исследований 42 2.1.Местоположение, рельеф и гидрогеологические условия территории Приволжской ОС 42 2.2.Почвенно-климатические условия района проведения исследований 45 2.3. Погодные условия в годы проведения полевых опытов 54 2.4.Схема опыта и методика проведения исследований 57
Агротехника проведения полевых опытов 60
3. Методика проведения агроэкологического мониторинга орошаемых
земель 62
3.1. Критерии и категории эколого-мелиоративного состояния орошае
мых земель 62
3.2.0боснование выбора территории и показателей агроэкологического
мониторинга орошаемых земель Приволжской ОС 71
4. Результаты агроэкологического мониторинга орошаемых земель
Приволжской оросительной системы 75
Влияние длительного орошения на эколого-мелиоративное состояние почв 75
Динамика уровня и минерализации грунтовых вод 81
Засоленность почвогрунтов 97
Изменение водно-физических свойств мелиорируемых почв 106
Динамика содержания гумуса темно-каштановых почв под действием орошения 111
5. Восстановление эколого-мелиоративного состояния и плодородия
деградированных орошаемых земель при применении биомелиорации и
ресурсо-, водосбережении 118
5.1.Экологическая сбалансированность культур севооборотов влагой
при различных режимах орошения 118
5.2.Эффективность использования оросительной воды полевыми куль
турами 122
Экологическое равновесие водно- и агрофизических свойств темно-каштановых орошаемых почв под влиянием почвенно-мелиоративных приемов 124
Влияние приемов биомелиорации на накопление гумуса в почве 127
Эколого-безопасный уровень грунтовых вод на орошаемых землях
в зависимости от приемов ресурсо-, водосбережения в биомелиорации 132
Опреснение почвы при комплексном воздействии ресурсосберегающего режима орошения и биологической мелиорации 137
Прогноз улучшения эколого-мелиоративного состояния деградированных орошаемых земель 142
Продуктивность орошаемых земель при различных севооборотах и режимах орошения 146 6.1 .Закономерности роста полевых культур и эффективность фотосинтеза посевов 146 6.2. Продуктивность полевых культур и севооборотов при различных режимах орошения 149
Эколого-экономическая оценка агромелиоративных приемов 153 Выводы и предложения производству 158 Список использованной литературы 161 Приложения 188
Введение к работе
Интенсивное развитие промышленного и сельскохозяйственного производства в прошлом столетии привело к возникновению глобальных и региональных экологических проблем, которые в настоящее время достигли критического уровня и усугубляются экономическим кризисом в стране. Дальнейшее нерациональное использование природных ресурсов и загрязнение окружающей среды грозят обернуться экологической катастрофой.
Острой проблемой для Саратовской области, одной из крупнейших регионов орошаемого земледелия России, является ухудшение почвенного плодородия и падение урожайности сельскохозяйственных культур.
Снижение почвенного плодородия связано с высоким долговременным уровнем антропогенной нагрузки на почву, что привело к развитию комплекса негативных процессов, вызывающих деградацию земель. Это водная и ветровая эрозия, подтопление и переувлажнение земель, засоление и осолон-цевание, переуплотнение, слитизация и опустынивание, снижение запасов гумуса и элементов питания растений, загрязнение земель тяжелыми металлами и пестицидами, продуктами добычи и переработки нефти и газа и т.д. Деградация земель представляет собой серьезную социальную и экологическую проблему общества, что является результатом нерационального природопользования.
В этих экологически нестабильных условиях первоочередной задачей становится проведение комплекса эффективных природоохранных мероприятий, препятствующих развитию негативных природных процессов, которые должны обеспечивать сохранность земельных и водных ресурсов в процессе хозяйственной деятельности человека. Разработка и обоснование таких природоохранных мероприятий может быть произведена на основе комплексной оценки состояния орошаемых земель, включающий в себя анализ развития негативных процессов, изучение факторов антропогенного воздействия и последствий хозяйственной деятельности человека. Эффективность природо-
охранных мероприятий можно оценить в процессе проведения агроэкологи-ческого мониторинга земель, контроля и прогнозирования последствий антропогенного воздействия на природную среду.
Орошаемое земледелие, как важнейший фактор стабилизации сельскохозяйственного производства в Саратовской области и других засушливых зонах РФ, должно сохранить свое значение в условиях непрерывного роста стоимости энергии, материалов и платного водопользования. Однако для эффективного использования дефицитных водных ресурсов и предотвращения деградации орошаемых земель необходимы подбор высокопродуктивных культур фитомелиорантов в системе севооборотов и разработка ресурсосберегающих технологий их возделывания, включающих экологически обоснованный режим орошения и биомелиоративные приемы, позволяющие сохранять плодородие почв.
Цель и задачи исследований. Основная цель исследований - оценка эко-лого-мелиоративного состояния орошаемых земель сухостепной зоны Саратовского Заволжья на примере Приволжской оросительной системы, прогноз его изменения с последующей разработкой комплекса мелиоративных мероприятий, обеспечивающих восстановление плодородия и улучшение эколого-мелиоративной обстановки деградированных орошаемых почв, рациональное использование природных ресурсов и увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:
Провести оценку эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель Приволжской ОС (1-очередь) и установить изменения, произошедшие за 30-летней период эксплуатации.
Провести агроэкологическое зональное районирование и типизацию орошаемых земель по проявлению негативных процессов, ухудшающих их эколого-мелиоративное состояние, и дать анализ особенностей проявления и развития почвенных деградационных процессов.
Разработать экологически безопасный и экономически эффективный ресурсосберегающий режим орошения культур севооборотов, обеспечивающий получение запланированных урожаев сельскохозяйственных культур, снижение затрат оросительной воды и улучшение эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель при близком залегании грунтовых вод.
Определить эффективность влияния мелиоративных приемов на водно-солевой режим, агрофизические свойства и плодородие темно-каштановых орошаемых почв при близком залегании уровня грунтовых вод.
Дать прогноз изменений эколого-мелиоративного состояния и плодородия орошаемых земель с разработкой мероприятий по восстановлению деградированных орошаемых земель и эффективному их использованию.
Дать эколого-экономическую оценку разработанного комплекса мелиоративных приемов.
Научная новизна. Впервые в Саратовском Заволжье проведена комплексная агроэкологическая оценка современного состояния орошаемых земель на примере Приволжской ОС. На основе обобщения полученных материалов проведены типизация и зональное районирование территории по проявлению негативных почвенно-мелиоративных процессов, представленные в виде схематической карты. Разработана технология восстановления плодородия деградированных орошаемых земель в условиях близкого залегания грунтовых вод, включающая рациональные севообороты и ресурсосберегающий режим орошения. Даны прогноз стабилизации эколого-мелиоративного состояния на 10-летний период при условии проведения предлагаемых мероприятий и рекомендации по восстановлению и сохранению плодородия земель для территорий с современным проявлением почвенных деградационных процессов.
Практическая ценность работы. Материалы и результаты агроэкологи-ческого мониторинга могут быть использованы в комитете по охране окружающей среды и проектных организациях при составлении схем землеустройства. Разработанные рациональные мелиоративные приемы экологически
безопасной ресурсосберегающей технологии возделывания орошаемых культур в адаптивных севооборотах в условиях близкого залегания грунтовых вод, обеспечивающие водосбережение и получение планируемых урожаев зерна и кормов, могут использоваться на орошаемых землях сухостепной зоны Саратовского Заволжья.
Реализация результатов исследований. Производственная проверка и внедрение результатов исследований проведены на орошаемых землях Приволжской ОС Марксовского района Саратовской области на площади 360 га.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на Международных научно-практических конференциях: «Проблемы охраны природных ландшафтов и биоразнообразия России и сопредельных стран» (Пенза, 2004), «Экологические проблемы сельскохозяйственного производства» (Воронеж, 2004), «Землеустроительное и кадастровое обеспечение функционирования земельно-имущественного комплекса» (Омск, 2005), «Земельные ресурсы, состояние и перспективы использования» (Ставрополь, 2006), «Объекты недвижимости: управление, использование, ведение и инженерно-геодезическое обеспечение кадастра» (Омск, 2007), на Всероссийских научно-практических конференциях: «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства» (Пенза, 2003), «Наука в современных условиях: от идеи до внедрения» (Димитровград, 2007), в региональной научно-практической конференции: «Роль молодых ученых в реализации национального проекта «Развитие АПК»» (Саратов, 2007), посвящены 117, 118 и 119 годовщинам со дня рождения Н.И. Вавилова (Саратов 2004, 2005, 2006) и конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» (Саратов, 2003-2007 гг.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в пятнадцати научных работах, в том числе в рецензируемом журнале «Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова».
Степень личного участия заключается в проведении полевых исследований, а также в сборе, анализе, систематизации и обработке данных и картографического материала.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы из 275 наименований, в том числе 10 работ иностранных авторов. Работа изложена на 187 страницах компьютерного текста, включает 41 таблицу, 13 рисунков и 24 приложения.
Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:
Анализ современного состояния орошаемых земель Приволжской ОС, качественные и количественные изменения, произошедшие с орошаемыми землями за период 30-летней эксплуатации.
Зональное районирование территории и типизация орошаемых земель Приволжской ОС по проявлению негативных процессов, ухудшающих их качественное состояние.
Оценка мелиоративных приемов восстановления плодородия орошаемых деградированных земель, снижения затрат оросительной воды и формирования высоких урожаев при близком залегании грунтовых вод в системе ресурсосберегающего режима орошения и фитомелиорации в адаптивных орошаемых севооборотах.
Прогнозирование вероятных изменений качественного и количественного состояния орошаемых массивов Приволжской ОС.
Эколого-экономическая оценка агромелиоративных приемов.
