Содержание к диссертации
Введение
Основные результаты изученности засоления орошаемых почв 7-13
Природные условия 14-31
Географическое положение и геоморфология 14-16
Геологическое строение. 16-18
Гидрологические условия 18-19
Климат 19-22
Растительность 22-23
Почвенный покров 23-31
Методика исследований и характеристика ключевых участков 32-51
Объект и методика исследований 32-36
Характеристика почв ключевых участков. 36-51
Влияние орошения на изменение мелиоративного состояния почв подгорной равнины центрального копетдага 52-74
Изменение почвенно-мелиоративных условий 52-61
Изменение глубины и минерализации грунтовых вод 61-74
Водно-солевой режим почв ключевых участков 75-119
Режим и минерализация грунтовых вод 75-97
Динамика засоления почв 97-119
Солевой режим почв 109-119
Сезонная динамика солей и ржомендуемые мелиоративные мероприятия по предотвращению реставрации процессов вторичного засоления 120-158
Процессы сезонной миграции солей в почвах средней полосы подгорной равнины 120-135
Сезонная динамика солей в почвах северной части подгорной равнины 135-150
Мероприятия по предотвращению процессов вторичного засоления почв 151-158
Выводы 159-161
- Географическое положение и геоморфология
- Методика исследований и характеристика ключевых участков
- Режим и минерализация грунтовых вод
- Сезонная динамика солей в почвах северной части подгорной равнины
Введение к работе
Актуальность проблемы. В решениях ХШ съезда Коммунистической партии Советского Союза определены конкретные задачи дальнейшего развития сельскохозяйственного производства в нашей стране. Особая роль в подъеме сельского хозяйства, в увеличении . производства всех видов сельскохозяйственной продукции отводится ирригации и мелиорации земель. Важное значение для Туркменской ССР приобретают вопросы освоения и улучшения засоленных орошаемых и пустующих ныне земель в связи с сооружением Каракумского канала им.В.И.Ленина.
В директивах ХХУІ съезда КПСС по Туркменской ССР предусматривается "...продолжить строительство Каракумского канала. Ввести в эксплуатацию 90-93 тыс.гектаров орошаемых земель" (Материалы ХШ съезда КПСС). Поэтому основным объектом ирригационного строительства будет являться подгорная равнина Копетдага.
Развитие орошаемого земледелия в республике больше всего связано с преодолением засоленности почв, обусловленной специфическими особенностями природных условий, так как засоление доминирует над остальными факторами, являясь одной из основных причин снижения производительности земель. От степени засоления и химизма солей зависят накопление и разложение органических веществ, мобильность питательных элементов, эффективность минеральных удобрений и урожайность сельскохозяйственных культур.
Объект почвенно-мелиоративных исследований - подгорная равнина Центрального Копетдага, расположенная в зоне Ш очереди Каракумского канала. В настоящее время в связи с интенсивным вовлечением в сельхозоборот новых целинных земель и увеличением водоподачи на староорошаемые массивы происходит изменение почвенно-мелиоративных условий, что вызывает интенсивную миграцию солей по профилю почвогрунтов и грунтовых вод.
Изменение водного баланса вызвало повышение уровня грунтовых вод под орошаемыми полями, а также в зоне влияния ирригационных систем, что сопровождалось образованием на отдельных участках вторичного засоления и выпадением земель из сельскохозяйственного оборота.
Для предотвращения вторичного засоления и заболачивания вновь осваиваемых и староорошаемых земель потребовалось детальное изучение природных условий подгорной равнины Центрального Копетдага, происхождения солей в почвах, исследование их состава, запасов в почвенном профиле, интенсивности их накопления по сезонам года на орошаемых полях, перелогах и целинных почвах. Выявление совокупности факторов процессов засоления-рассоления в этих условиях позволит разработать научно обоснованную систему гидромелиоративных и агротехнических мероприятий по борьбе с засолением, дать прогноз изменения мелиоративной обстановки района. Данная работа посвящена изучению водно-солевого режима почв и факторов, формирующих его при освоении новых земель, а также вопросам увеличения водоподачи.
Дель работы. При выяснении поставленной задачи возникла необходимость изучить условия и особенности формирования водно-солевого режима почв подгорной равнины Центрального Копетдага, динамику пространственного засоления за последние 10-15 лет под влиянием орошения водами Каракумского канала, характер миграции солей в почвенном профиле и грунтовых водах, а также разработать схемы почвенно-мелиоративного районирования.
Задача исследований:
установить влияние орошения на интенсивность изменения уровня и минерализации грунтовых вод, а также динамику солевого режима почв зоны аэрации;
выяснить площади пространственного засоления почв до при-
5 хода Каракумского канала и после (на примере ключевых участков);
- изучить динамику годового и сезонного соленакопления раз
личных районов подгорной равнины Центрального Колетдага;
- разработать рекомендации по рассолению почв.
Результаты исследования и научная новизнаР По материалам
проектных и научных учреждений, а также исследований автора диссертации впервые составлены почвенно-мелиоративные карты в масштабе 1:100000 территории подгорной равнины Центрального Копет-дага до строительства Каракумского канала (1962 г.) и после 15-летнего (1977 г.) орошения земель на базе его стока. Выявлены районы активного соленакопления. Изучен режим грунтовых вод под вновь осваиваемыми и целинными землями. Составлены карты глубин и минерализации грунтовых вод исследуемой территории. Сопоставление этих карт позволило выявить пространственное изменение засоленных земель во взаимосвязи с уровнем, минерализацией и химизмом грунтовых вод; изменение исходного химизма грунтовых вод под влиянием орошения водами иного солевого состава.
Составлены картограммы засоления двух периодов на ключевых участках (масштаб 1:10000), позволившие выявить особенности процессов засоления на разных массивах. Резкий подъем уровня грунтовых вод (с 15-20 до 1-2 м от поверхности) усилил процессы засоления почв, что потребовало проведения комплекса мер по рассоли-тельной мелиорации.
Практическая, ценность работы и реализация результатов исследований. Полученные данные используются проектным институтом Туркменгипроводхоз ШМВ1 ТССР и Ашхабадским областным управлением оросительных систем для составления и обоснования технико-экономических проектов мелиоративных работ, а также планов водопользования хозяйств подгорной равнины Центрального Копетдага.
Адробашя работы. Результаты исследований доложены на X конференции молодых ученых Института пустынь АН TGCP в 1977 г. (Ашхабад); научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов ТСХИ им.М.И.Калинина в 1978 г., 1979-1980, 1982 гг. (Ашхабад); заседания кафедры сельскохозяйственной мелиорации и инженерной геодезии ТСХИ им.М.И.Калинина в 1983 г.(Ашхабад) ; расширенном заседании сотрудников отдела общего и мелиоративного почвоведения ТНИИ почвоведения МСХ ТССР в 1983 г. (Ашхабад).
Публикация. Основные положения диссертации опубликованы в 6 статьях.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений, списка использованной литературы. Она изложена на 185 страницах машинописного текста, включая список литературы из 125 наименований, 35 рисунков, 23 таблицы и 2 приложения.
Автор выражает искреннюю благодарность академику ВАСХНИЛ и АН TGCP, доктору сельскохозяйственных наук профессору И.С.Рабо-чеву, кандидату сельскохозяйственных наук А.Чарыеву за научное руководство при выполнении диссертационной работы. Большая помощь в проведении полевых и аналитических работ оказана коллективом сектора водно-солевого режима почв и лаборатории массовых анализов ТНИИ почвоведения МСХ ТССР. Результаты анализов обработаны на ЭВМ "Мир" по программам, разработанным в лаборатории математических методов исследований и обработки экспериментальных данных Почвенного института им.В. В.Докучаева под руководством доктора сельскохозяйственных наук В.В.Рожкова.
Географическое положение и геоморфология
Первые сведения о геологическом строении подгорной равнины Центрального Копетдага приведены в работах К.И.Богдановича (1887 а,б, 1890,1895). Исследования геологического строения в 1920-1930 гг. обобщены в работах В.Н.Огнева (1937) и В.П.Мирошниченко (1937). В результате этих исследований установлено, что подгорная равнина Центрального Копетдага сложена с поверхности довольно мощной (до 220 м) толщей делюво-аллювиально-пролювиальных отложений. Лишь на небольшой площади равнины (5-6 км) от подножия передовых хребтов Копетдага на поверхность выходят более древние неогеновые образования. Эти отложения образуют холмистую возвышенность Кешинын-Баир, протягивающуюся неширокой полосой (4 км) от юго-восточной окраины Ашхабада до поселка Багир (13 км). Неогеновые отложения (подстилающие четвертичные) залегают на дневной поверхности в виде антиклинальной складки от Ашхабада до поселка Багир. Стратиграфически эти континентальные осадки относятся к верхнему неогену - Кешиныя-Баирской свите, которая сложена в нижней части конгломератами, а в верхней -преимущественно алевролитами. Мощность неогена 150-200 м. Четвертичные отложения подгорной равнины Копетдага подразделяются на: нижне-и среднечетвертичные делювиально-пролювиаль-ные; нижне-и среднечетвертичные аллювиально-пролювиальные; верхнечетвертичные и современно пролювиальные; современные эоловые отложения. Нижне-и среднечетвертичные делювиально-пролювиальные отложения имеют здесь незначительное распространение, занимая самые высокие отметки рельефа. Они образуют крутонаклонный подгорный шлейф, идущий узкой полосой (1-4 км) вдоль подножия передовых хребтов Копетдага. Нижне-и среднечетвертичные аллювиально-пролювиальные отложения слагают центральные части всех крупных конусов выноса, которые образовались за счет выноса обломочного материала поверхностным стоком из Копетдага на подгорную равнину. Верхнечетвертичный и современный пролювий описывается как единый комплекс отложений. Наибольшее распространение эти отложения имеют в центральной и северной части подгорной равнины. В южной части современный пролювий в виде плаща мощностью 2-Ю м покрывает более древние аллювиально-пролювиальные отложения. Довольно резкое увеличение мощности верхнечетвертичных и современных отложении начинается на северной периферии конусов выноса, где наклонная аллювиально-пролювиальная равнина переходит в плоскую пролювиальную собственно подгорную равнину.
Современные эоловые отложения занимают северную кромку территории. Они представлены крупно-бугристыми задернованными и полузадернованными тонкозернистыми желтоватыми песками. В ряде мест подгорной равнины пески распространяются до линии железной дороги. Подземные воды этой территории изучали П.И.Калугин (1945), А.И.Шапиро (1959), Е.Д.Шашков (1965), И.Р.Милькис (1968), С.К.Фаньковский (1970) и др. По их данным, на площади подгорной равнины Копетдага и, в частности, в центральной ее части установлено наличие сплошного потока грунтовых вод, движущихся в направлении падения рельефа -местности, - с юга на север. Водоносными породами являются довольно мощные аллювиально-пролювиальные толщи, сложенные на юге, примерно до железной дороги гравийно-галечниковыми, а на севере-сулесчаяо-суглинистыми, местами -глинистыми отложениями. В питании грунтовых вод принимают участие подземный приток со стороны передовых хребтов Копетдага, инфильтрация поверхностных вод горных речек, ирригационных каналов и с орошаемых массивов, атмосферные осадки. До подвода Каракумского канала, ввиду крайне малого поверхностного стока, инфильтрация поверхностных вод в литании грунтового потока имела ограниченное значение. Так, по данным А.И.Шапиро (1959), около 30$ оросительной воды поступало на пополнение запасов трунтовых вод. В связи со строительством Каракумского канала и широким развитием орошаемого земледелия инфильтрация ирригационных и оросительных вод становится здесь основным фактором приходных статей баланса грунтовых вод. Расходными статьями баланса являются: водоотбор, испарение, транспирация и отток грунтовых вод равнины в песчаную толщу Каракумов. Глубина залегания грунтовых вод до прихода Каракумского канала колебалась в больших пределах - от 2-3 до 40-50м. Большие глубины (40-50 м) были приурочены к южной части равнины,сложенной хорошо водопроницаемыми гравийно-галечниковыми отложениями.
Общая минерализация грунтовых вод подгорной равнины Центрального Копетдага колеблется в больших пределах - от I до 50 г/л. Минерализация их увеличивается в направлении с юга на север. Довольно широкое поле пресных вод (до I г/л), расположенное на юге равнины, приурочено к хорошо проницаемым и промытым отложениям верховьев конусов выноса и подгорного шлейфа, в которые поступают подземные воды из Копетдага и где происходит в основном инфильтрация поверхностных вод (Келембет, 1966; Милькис, 1968). В направлении на север оно сменяется неравномерными по ширине извилистыми по очертанию полосами вод с минерализацией 3-Ю г/л, имеющими сложную конфигурацию. На отдельных сравнительно небольших участках отмечаются изолированные контуры более высокоминерализованных вод (10-25 г/л). В химическом составе грунтовых вод при минерализации до 3 г/л преобладают сульфатные воды с повышенным содержанием гидрокарбонатов. По мере увеличения минерализации возрастает концентрация хлора, и воды по химическому составу становятся хлорид-ными. Если же проследить изменение минерализации по вертикальному профилю, то наблюдается обратная гидрохимическая зональность: вниз по разрезу минерализация уменьшается, меняется также и химический состав солей, и воды из хлоридно-сульфатных переходят в сульфатно-хлоридные, 2.4. Климат Для подгорной равнины, как и для всей Туркмении, характерны черты резко континентального климата внетропичесішх пустынь: засушливость жаркого и длительного летнего периода, сравнительно холодная зима, малое количество атмосферных осадков, небольшая облачность, низкая относительная влажность воздуха (Петров,1953; Мягков, Оксенич, 1958; Мягков, 1961; Оксенич, Орловский, Пашин- ский, 1963 и др.). Краткое описание погодных условий основывается на данных Ашхабадской метеостанции, расположенной в центре исследуемой территории. Эти показатели характерны для всей площади подгорной равнины Центрального Копетдага, ввиду сравнительно небольших размеров последней и однородной климатической обстановки. В табл.2.4.1 отражены среднегодовые показатели климата по наблюдениям Ашхабадской метеостанции. Для сравнения приводятся данные Бахарденской метеостанции, находящейся на расстоянии 40 км западнее описываемой территории.
Методика исследований и характеристика ключевых участков
Изучались лочвенно-мелиоративные условия подгорной равнины Центрального Копетдага на площади Гяурского, Ашхабадского и Геок-Тешшского районов Ашхабадской области. Одна из главных причин выбора данных объектов - перспективность освоения здесь обширных площадей целинных земель под посевы овощных культур и тонковолокнистого хлопчатника. Для изучения интенсивности современного (годового и сезонного) соленакопления в почвогрунтах зоны аэрации выбрали 3 ключевых участка с различными почвенно-мелиоративными условиями. Первый ключевой участок площадью 144 га заложен в южной части колхоза им.Свердлова Ашхабадского района. Он характеризует динамику засоления слабо-и среднезасоленных светлых сероземов. Рельеф участка, как и всей южной полосы подгорной равнины, понижается с юга на север. Участок расположен на вершине небольшого конуса выноса, образованного долиной селевого русла Бикрова, прорезающего холмистую гряду Кешинын-Баир. Уклон поверхности значительный - 0,012. Второй ключевой участок занимает 156 га и находится, как и первый, на территории колхоза им.Свердлова. На юге он примыкает к первому ключевому участку и располагается в северо-северо-вос-точном направлении по обе стороны железной дороги. Изучалась динамика воднорастворимых солей в сероземно-ляуго-вых почвах средней части подгорной равнины Центрального Копетдага. Рельеф представляет собой равнину, понижающуюся в направлении с юга на север. Уклон поверхности незначительный - 0,004. Почвы отличаются слабой естественной дренированностью, близким залеганием грунтовых вод (1-2 м). Третий ключевой участок находится на территории животноводческого совхоза "Карадамак", расположенного северо-восточнее Ашхабада. Он характеризует засоленные сероземно-луговые и луговые почвы с близким (1,5-2 м) залеганием грунтовых вод. На юге границей является Каракумский канал, а северная проходит в 300-400 м южнее кромки песков Каракумов. Средняя длина участка 4200 м, ширина - 1000 м, а площадь - 417 га. Этот участок предназначен для детального исследования солевых процессов в почвах северной пролювиальной части подгорной равнины Центрального Копетдага в связи с развитием орошаемого земледелия с вводом Каракумского канала на фоне локального вертикального дренажа. В связи с тем, что ключевой участок в почвенно-тмелиоративном отношении расположен на типичной площади периферийной части пролювиальной равнины, результаты исследований с некоторым приближением можно применить ко всей северной зоне подгорной равнины Центрального Копетдага.
Участок имеет ровную поверхность со слабым понижением в северном направлении. Средний уклон 0,003. Подъем грунтовых вод и изменение водно-солевого режима почв присущи всем массивам нового освоения, характеризующимся затрудненным оттоком грунтовых вод. Следовательно, закономерности водно-солевого режима почв, выявленные на изучаемых участках, будут типичными для всех осваиваемых массивов подгорной равнины Центрального Копетдага. Нами использованы картографические и аналитические материалы институтов Туркменгипроводхоз, Каракумгипроводхоз, Туркмен-гипрозем, составленные в разные годы, и собственные исследования автора. Полевые работы проведены в I975-1977 гг. Гидрогеологические условия и их изменение во времени определены путем обработки и систематизации фондовых материалов ре- жимной сети Управления геологии при Совете Министров ТССР. Карты глубин залегания грунтовых вод и минерализации их в масштабе 1:100000 составлены на два периода (до начала действия Каракумского канала и на 15-й год эксплуатации). Основой для составления карты глубин залегания и минерализации грунтовых вод первого (1962 г.) и второго (1977 г.) периодов послужили карты Управления геологии СМ ТССР соответственно в масштабах 1:100000 и 1:200000, а также результаты исследований автора за 1975-1977 гг. Площади глубин залегания и минерализации грунтовых вод определены по картам путем планиметрирования и методом палетки. Карты механического состава 2-метрового слоя составлены на основании почвенных исследований I96I-I963 гг. института Туркменгипро-водхоз. Для определения уровня, общей минерализации и химизма грунтовых вод и влияния их на вторичное засоление почвогрунтов на ключевых участках закладывали наблюдательные скважины: в колхозе им.Свердлова - на расстоянии 15,50,100 и 150 м от открытой горизонтальной дрены; в совхозе "Карадамак" (в зоне непосредственного влияния Каракумского канала) - на орошаемых и залежных землях. Замеры уровня грунтовых вод и отбор проб на химический анализ проводили по сезонам - в январе, апреле, июле и октябре в течение 3 лет (I975-1977 гг.). Уровень воды фиксировали при помощи рулетки с хлопушкой. В эти же месяцы брали образцы почв на засоление. Сезонную динамику содержания солей в почвогрунтах определяли в скважинах, заложенных по створу. Скважины бурили до глубины 2 м, образцы отбирали через каждые 25 см до глубины 100 см, а затем - 50 см. Для характеристики почвенного покрова ключевых участков заложены почвенные разрезы до глубины 1,5-2,0 м, по которым проводилось морфологическое описание. Для всех ключевых участков составлены карты глубин и минерализации грунтовых вод в масштабе 1:10000 на два периода (1962-1977 гг.). Солевую съемку почв проводили на основе планов землепользования в масштабе 1:10000. Образцы почв отбирали по такому же принципу, как и для изучения сезонной динамики солей. Все отобранные образцы проанализированы на содержание полной водной вытяжки. Составлены картограммы засоления по 3 ключевым участкам на два периода (1962-1977 гг.). Химизм и степень засоления для каждого разреза определяли послойно до глубины 2 м, и в соответствии с почвенными разрезами отмечали границы контуров химизма и степень засоления почв.
Для первого периода, по которому разрезов с аналитическими материалами не было, принималось во внимание засоление соседних контуров с учетом типа почв, механического состава и минерализации грунтовых вод. Фактические материалы по засолению почв обработаны согласно методике Н.И.Базилевич и Е.И.Панковой (1970) по средневзвешенному содержанию солей для слоев 0-100, 100-200 см. Результаты анализов обработаны на ЭВМ "Мир" по программам, разработанным в лаборатории математических методов исследований, и обработки экспериментальных данных Почвенного института им.В.В.Докучаева под руководством д-ра с.х.наук В.А.Рожкова. В полевых и лабораторных условиях выполнены следующие анализы: - естественную влажность почвогрунтов по сезонам года определяли в 3-кратной повторности на всю глубину 2-метровой толщи путем высушивания почвы при 105 до постоянной массы; - плотность изучалась в полевых условиях по генетическим горизонтам при помощи металлических цилиндров емкостью 200 см3 до глубины 2 м по 3-м повторностям; - удельная масса - пикнометрическим методом в 3-кратной повторности; - водопроницаемость с поверхности и глубины 0,5 м установлена при помощи прибора Нестерова; - механический состав почвогрунтов определяли методом пипетки по Качинскому путем разрушения карбонатов раствором 0,2$-НОЙ НСб ; - водную вытяжку - по методике СоюзНИХЙ (1963); - содержание карбонатов определяли ацидеметрическим методом; - из питательных элементов находили содержание подвижного фосфора по Мачигину, общий азот - по Кьельдалго, гумус - по Тюрину, калий - по Протасову; - гипс определен методом соляно-кислой вытяжки; - поглощенные основания - по йфефферу; - валовые анализы проводили эяергодисперсионным реятгено-флуоресцентным методом с помощью установки Тефа-611 (фирма Ортек, США). 3.2. Характеристика почв ключевых участков Для характеристики почвенного покрова первого ключевого участка дается описание типичного разреза, заложенного на винограднике (разрез З, 1975 г.). 0-33 см - Пахотный слой, серый, сухой, неоднородной плотности, супесчаный, пронизан корнями растений и вертикальными трещинами. 33-76 см - Сухой, серый, чуть темнее предыдущего горизонта, уплотненный, мелкокомковатой структуры, легкий суг- линок.
Режим и минерализация грунтовых вод
Интенсивное расширение орошаемых площадей после ввода в эксплуатацию Каракумского канала вызвало существенные изменения почвенно-гидрогеологических условий не только территорий, под-командных к северной стороне русла канала, но и к югу от него. Хотя гипсометрические отметки расположенных земель находятся выше уровня воды в канале, орошение осуществляется только путем машинного подъема воды. Однако русло канала явилось своеобразным экраном, препятствующим оттоку грунтовых вод в сторону Каракумов, поэтому здесь также происходило интенсивное поднятие уровня подземных вод. Согласно геологическому разрезу первого ключевого участка (рис.5.1.1), горные породы на глубине до 40 м представлены довольно мощной толщей галечников (25-30 м), перекрытых с поверхности слоем суглинков мощностью 8-Ю м. В северной половине ключевого участка в средней части разреза суглинка залегает песчаная линза мощностью до 5 м. Изменения площадей с различной глубиной грунтовых вод рассматриваются по данным табл. 5.1 Л. Данные, приведенные на рис.5.1.2 и в табл.5.1.1, свидетельствуют о том, что на пятнадцатый год освоения земель колхоза им.Свердлова за счет вод Каракумского канала (I962-1977 гг.) произошло резкое повышение грунтовых вод. В I960 г. на всей площади участка (200 га) грунтовые воды залегали на большой глубине (15-20, 20-30 м). К 1977 г. они поднялись на малую и среднюю глубину. Площади с малыми интервалами глубин (1-2, 2-3, 3-5 м) заняли большую часть территории ключе- вого участка - 92,8$, или 185,8 га. Средняя глубина грунтовых вод (5-7, 7-Ю м) отмечена на очень небольшой площади - 7,2$, или 14,2 га. Другим показателем резкого повышения грунтовых вод может служить сравнение максимальных и минимальных глубин за два периода: в I960 г. максимальное значение составляло 30 м, а в 1977 г. -Юм; минимальное соответственно - 10 м и І м от поверхности земли. В связи с этими изменениями следует отметить два обстоятельства. Первое - в результате освоения земель (колхоз ш.Свердаова) на недренированной территории южной части подгорной равнины, характеризовавшейся глубоким залеганием грунтовых вод (15-30 м), уровень их резко повысился. Причем на пятнадцатый год освоения (1977 г.) глубина выше критической (2,5 м) наблюдалась на площади, занимающей около 50$ участка.
Второе - резкий подъем грунтовых вод вызывает существенные изменения почвенно-мелиоративных условий: происходит преобразование автоморфннх почв в гидроморф-ные, создаются условия для интенсивного проявления процессов вторичного их засоления. Грунтовые воды южной части подгорной равнины характеризуются невысокой минерализадаей: здесь распространены пресные (до I г/л) и реже слабоминерализованные (1-3 г/л) воды. В связи с развитием орошаемого земледелия на этой территории произошли незначительные изменения минерализации грунтовых вод (табл.5Д.2). На территории первого ключевого участка с I960 по 1977 г. почти в 2 раза уменьшились площади с пресными водами (I г/л -с 85,0 до 43,6 га, с 42,5 до 21,8$), а со слабоминерализованными увеличились в 1,5 раза (1-3 г/л - с 105,0 до 156,4 га, с 52,5 до 78,2$), т.е. последние стали господствующими. Исключение представляло небольшое пятно (10 га) с повышенной минерализацией грунтовых вод (3-5 г/л) в северной части ключевого участка (рис.5.1.3), которое в дальнейшем исчезло под влиянием инфильтрации пресных оросительных вод. Довольно слабое повышение степени минерализации грунтовых вод ключевого участка за 15-летний период обусловлено, во-первых, возросшей инфильтрацией пресных оросительных вод через незаселенную толщу грунтов зоны аэрации, во-вторых, глубоким залеганием грунтовых вод до ввода Каракумского канала. Но в связи с тем, что на 15-й год освоения земель колхоза грунтовые воды на значительной площади ключевого участка приблизились к поверхности земли на 1-3 м, в ближайшие годы следует ожидать более резкого повышения их минерализации за счет физического испарения. Динамика уровня грунтовых вод приводятся по 3 скважинам. Как видно из рис.5.1.4, наиболее низкий уровень воды в скв. 122 и 311 отмечался в 1963 г. - соответственно 22 и 17 м от поверхности земли. В дальнейшем до 1977 г. уровень грунтовых вод непрерывно повышался, в результате чего в скв. 122 в 1976 г. они достигли глубины 3 м, а в скв.311 в 1974 г. - 2,2 м от поверхности земли. Следовательно, с 1963 по 1977 г. (14 лет) грунтовые воды поднялись на 18,5 м, а с 1963 по 1974 г. (12 лет) - на 14,6 м. Среднегодовая интенсивность подъема грунтовых вод составляет соответственно 122-132 см/год. В среднем она равна 127 см/год. Приведенные данные свидетельствуют об очень быстром повышении грунтовых вод на площади первого ключевого участка при исходном глубоком их залегании (15-30 м). Подъем грунтовых вод в южной части подгорной равнины обусловлен ростом поливных площадей колхоза и увеличением водопода-чи на орошение земель. Возросшая инфильтрация оросительных вод вызвала нарушение сложившегося ранее водного баланса, что в условиях слабой естественной дренированности средней и северной части равнины создает подпор и приводит к быстрому подъему грунтовых вод. При практикуемом режиме орошения следует ожидать дальнейшего повышения грунтовых вод. Но интенсивность их подъема уменьшится, так как они залегают на небольшой глубине от поверхности земли и возросшие показатели расходной части баланса (испарение и транспирация) станут факторами, сильно сдерживающими этот процесс. По классификации Б.А.Ковды (1946), режим грунтовых вод на первом ключевом участке, расположенном в южной части подгорной равнины, относится к неустановившемуся положительно-декомпенси-рованному типу. Он характеризуется прогрессивным увеличением их запасов вследствие того, что суммарный ежегодный приход больше суммарного расхода.
Подобный характер ежегодного баланса грунтовых вод ведет к увеличению их запаса и подъему уровня из года в год. Неустановившийся положительно-декомпенсированный режим неблагоприятен в мелиоративном отношении, так как вызывает подъем грунтовых вод выше критического уровня (2,5 м), при котором в условиях аридного климата интенсивно проявляется вторичное засоление почв. Второй ключевой участок характеризует изменения почвенно-мелиоративных условий средней части Центрального Копетдага в связи с орошением земель на базе стока Каракумского канала. До подвода Каракумского канала мелиоративное состояние земель характеризовалось низким коэффициентом земельного использования (около 0,3), слабой естественной дренированяостью почв, сложенных мощной супесчано-суглинистой толщей со слабой водопроницаемостью, глубина залегания грунтовых вод была довольна большая - на юге участка 10-12 м, на севере - 7-Ю м. Ключевой участок - равнина, понижающаяся с юга на север. Абсолютная отметка поверхности на юге 215 м, а на севере - 208 м, уклон поверхности рельефа в пределах участка 0,0038, что значительно меньше, чем в южной части подгорной равнины (0,012). Четвертичные аллювиально-пролювиальные отложения на рассматриваемой площади на глубину до 30 м сложены чередующимися слоями суглинков и песков, мощность которых 3-Ю м (рис.5.1.5). В верхней части залегает слой суглинка мощностью 3-5 м. В южной части участка встречаются редкие линзы галечников небольшой мощности (до 3 м), вдающиеся языками в суглинисто-песчаные отложения из галечниковой толщи. Непластование пород невыдержанное, слои часто выклиниваются, образуя линзы различной протяженности и мощности. В средней части подгорной равнины Центрального Копетдага грунтовые воды представляют собой продолжение грунтового потока, движущегося с юга на север - от подножия гор к северной периферии. Здесь, так же как и в южной части равнины, под влиянием орошаемого земледелия произошли существенные изменения гидромелиоративных условий. Данные о характере изменения глубины залегания грунтовых вод на площади второго ключевого участка приведены на рис.5.1.6 и в табл.5.1.3.
Сезонная динамика солей в почвах северной части подгорной равнины
Изучение сезонной динамики солевых процессов в почвах северной периферийной части подгорной равнины Центрального Копет-дага проводилось на опытной площадке площадью 14 га. Она расположена в юго-восточной части ключевого участка совхоза "Карадамак" к северу от русла Каракумского канала на землях экспериментальной базы Института ботаники АН ТССР. Фон земельных угодий опытной площадки довольно пестрый. На юге вдоль Каракумского канала протягивается полоса залежных земель, в пределах ее расположена скважина 5. Б центральной части находятся поливные земли, на западе - молодой (5-6-ллетний) изре-женный фруктовый сад, а на востоке - поле люцерны и хлопчатника. На люцерновом поле находится наблюдательная скважина 6, а на площади фруктового сада - скважина 7. В северной части опытной площадки находится массив залежных земель, здесь заложена скважина 8 - 300 м от поливных земель. В течение трехлетних исследований (октябрь 1975 г. - октябрь 1977 г.) фон земельных угодий опытной площадки оставался неизменным, лишь люцерновое поле в 1977 г. было распахано. Механический состав до глубины 2 м характеризуется диалогическим профилем (рис.6.2.1), до І м - пестрый и состоит из легкого, среднего и тяжелого суглинка. Залегание слоев невыдержанное, что проявляется в изменении мощности и частоте выклинивания слоев. С глубины 1мв южной половине и 0,5-0,7 м в северной до глубины 2 м от поверхности залегает слой среднего суглинка, который продолжается глубже. Грунтовые воды, по данным режимных наблюдений, залегают на небольшой глубине (1,20-2,30 м от поверхности) - выше критической. В этих условиях на залежных землях преобладают восходящие капиллярные токи грунтовых вод, вызывающие засоление почв. На орошаемых землях большую часть года господствует промывной режим орошения, замедляющий, а в ряде случаев препятствующий проявлению процессов вторичного засоления почв. Сезонный режим уровня грунтовых вод во всех четырех наблюдательных скважинах почти одинаков, так как скважины расположены недалеко друг от друга и имеют примерно одинаковые гидрогеологические условия. Рассмотрим особенности режима грунтовых вод опытного поля. Сезонные колебания уровня грунтовых вод в течение 3 лет (1974-1977 гг.) примерно одинаковы. Обычно с октября или ноября они сначала медленно, а затем интенсивно повышаются. Достигнув во второй половине мая наиболее высокого положения, грунтовые воды до октября-ноября понижаются до наиболее низких отметок.
Таким образом, сезонный ход колебаний уровня грунтовых вод на опытной площадке несложен - с конца осени до конца весны грунтовые воды повышаются, а с начала лета до конца осени понижаются. Подобный характер сезонного режима уровня наблюдается во всех орошаемых оазисах Туркменистана (Роговская, 1959 ; Минашина, 1963; Трапезников, 1972), в которых, благодаря слабой естественной дренированности, грунтовые воды залегают на небольшой глубине (1-3 м). Подъем грунтовых вод в зимне-весенний период обусловлен преобладанием в это время приходных факторов (инфильтрация атмосферных осадков и поливных вод, промывные и влагозарядковые поливы начинаются в январе-феврале) над расходными (незначительное испарение и транепирация). Снижение уровня грунтовых вод в летне-осенний период вызвано тем, что в это время года в аридных условиях расходные факторы являются господствующими в формировании режима грунтовых вод даже при интенсивных летних вегетационных поливах. Грунтовые воды опытной площадки имеют повышенную и высокую степень минерализации: средняя минерализация водн за рассматриваемый период в скв.6 и 7 - 8 г/л, в скв.8 - 8,5 г/л. Невысокая минерализация воды в скв.5 (8,3 г/л) объясняется близким расположением ее от русла канала (220 м) и орошаемых земель (100 м). Более значительная минерализация воды в скв.8 (28,5 г/л) обусловлена большей удаленностью ее от поливных земель и слабой дре-нированностью участка. В распределении солей по створу, а также интенсивности на- копления отдельных ионов в зависимости от изменения общей минерализации можно отметить некоторые особенности. При широком варьировании минерализации (5-38 г/л) тип засоления остается постоянно сульфатным, тогда как в староорошаемых оазисах республики в средне-и сильноминерализованных водах широко распространен хлоридный тип засоления. Так, при минерализации 3-5 г/л общая щелочность варьирует в пределах 3,4-6,0 мг экв., а при повышении концентрации солей в грунтовых водах до 10-37 г/л колеблется в широких пределах - 8,96 мг»зкв. Относительное содержание общей щелочности при минерализации до 5 г/л - 6-10$ от суммы анионов, а 38 г/л - 1,8$. Наоборот, содержание хлора в грунтовых водах широко коррелирует с минерализацией. С возрастанием концентрации солей увеличивается количество хлора. Если при общей минерализации 3,5 г/л (скв.6) запасы хлор-иона составляют 10,7 мг.экв., то при 37,7 г/л (скв.8) увеличиваются до 165,4 мг.экв., или 32,2$ от суммы анионов. Как видно из рис.6.2.2, четко выраженной закономерности сезонных изменений минерализации грунтовых вод на орошаемых и неорошаемых участках не наблюдается, за исключением резкого подъёма в июле 1976 г. (скв.8) и июле 1977 г. (скв.5 и 7), вызванного, по-видимому, интенсивным испарением грунтовых вод в летний период.
Процессы сезонного рассоления-засоления орошаемых почв изучались по скв.6 и 7. Скважина 6 заложена в октябре 1975 г. на люцерновом поле, которое осенью 1976 г. было распахано и в течение 1977 г, представляло перелог. В 1976 г. в лочвогрунтах на глубине 0-100 м 100-200 см отмечалось сезонное накопление солей, причем более интенсивное в нижнем слое (табл.6.2.1). Содержание плотного остатка увеличилось на 12 т/га (86-98 т/га), а в слое 100-200 см - на 57 т/га (I4I-I98 т/га). Нижний слой почвы 100-200 см имеет более высокую степень засоления. Осенью 1976 г. содержание плотного остатка в нижнем слое было в 2 раза больше, чем в верхнем горизонте 0-100 см (198 и 98 т/га). Сезонное засоление почвы от весны к осени на люцерновом поле связано с тем, что в летний период здесь господствовали восходящие капиллярные токи влаги, вызванные прекращением орошения люцерны со второй половины мая. Несоблюдение режима орошения люцерны характерно не только для данного хозяйства, но и для многих районов республики (Реджепбаев, Юрашкевич, 1981). В некоторых хозяйствах практикуют жесткий режим орошения люцерны 2,3-го и 4-го года стояния. Так, в летний период ее в лучшем случае поливают 1-2 раза, а бывает и так, что с мая по сентябрь не дают ни одного полива. В этих условиях (при близком залегании уровня грунтовых вод) корни люцерны используют влагу из нижних горизонтов капиллярной каймы. Благодаря иссушению верхних горизонтов, активное соленакопление охватывает всю зону увлажнения почвогрунтов грунтовыми водами, и поэтому в нижней метровой толще почв сезонная аккумуляция солей достигает гораздо больших размеров. Степень засоления в слое 0-100 см в связи с небольшим накоплением солей осталась неизменной среднезасоленной, а в слое 100-200 см изменилась от сильно - до очень сильнозасоленной. Тип засоления обоих горизонтов почвы от весны к осени не изменился. В 1977 г. люцерновое поле было распахано, на нем проведены промывные поливы, В отличие от 1976 г,, в 1977 г. наблюдалось сезонное рассоление почвы более интенсивное в верхнем слое (табл.6,2,1), Содержание плотного остатка от весны к осени в слое 0-100 см уменьшается на 38 т/га (98-60 т/га), а в слое 100-200 см-на 5 т/га (198-193 т/га). Причина снижения засоления 2-метрового профиля почвогрунтов в 1977 г. - распашка люцерны и проведение промывных поливов, когда нисходящие токи влаги превалировали над восходящими.
Похожие диссертации на Изменение мелиоративного состояния почв подгорной равнины Центрального Копетдага в связи с орошением
