Введение к работе
Актуальность темы. Опыт орошения южных черноземов во многих случаях свидетельствует о негативных экологических последствиях. Практикуемые режимы, техника и технология орошения черноземов недостаточно учитывают почвенные и климатические особенности: значительные колебания естественного многолетнего режима увлажнения; взаимодействие сельскохозяйственных культур с почвой; динамику УГВ, конкретные гидрогеологические условия, детали литологического строения зоны аэрации, а также качество и количество поливной воды при орошении, оказывающей влияние на ход почвенных процессов. Это становится причиной негативных процессов в почве: засоления (при подъеме УГВ); осолонцевания и слитизации (часто от плохого качества поливной воды); подщелачивания поверхностного слоя при поливах в жаркое время суток, что приводит к корневым ожогам растений (от повышения рН порового раствора); выщелачивания (вследствие переполивов).
В зональном ряду черноземов маломощные южные черноземы являются наиболее "ранимыми" при использовании в земледелии, особенно в орошаемом. Они обладают небольшим запасом гумуса и низкой буферностью.
В качестве объекта изучения выбран Татарбунарский орошаемый массив Одесской области, находящийся в сложных эколого-мелиоративных и климатических условиях, поскольку расположен в Причерноморской зоне геохимического стока с мягким климатом, благодаря чему ход почвенных процессов не прекращается зимой. Представляется важным определить почвенные критерии для регулирования мелиоративного режима при орошении для сохранения экологической безопасности при его применении с учетом природных ритмов климатических факторов и особенностей гидрогеохимических условий региона.
Цель работы. Изучение основных элементов водно-солевого и теплового режимов южных черноземов в связи с орошением (на примере Татарбунарской оросительной системы).
Задачи исследований:
провести анализ влияния орошения в различных почвенных провинциях для выявления негативных изменений хода почвенных процессов (осолонцевания, засоления, выщелачивания и др.);
обосновать расчетный слой увлажнения южных черноземов под озимой пшеницей в конкретных условиях объекта полевых исследований;
установить допустимые пределы изменения запасов влаги в период вегетации озимой пшеницы практически исключающие глубинный сброс оросительной воды;
выявить сезонные закономерности динамики суммарного испарения и конденсации водяных паров в расчетном слое почвы;
установить зависимость высоты капиллярной каймы от УГВ и влияние высоты на динамику влажности расчетного слоя;
установить сезонную динамику солевого состава порового раствора зоны аэрации;
обосновать экологически допустимые изменения влажности почв и дать методику расчета экологически безопасных режимов орошения озимой пшеницы как дотации к осадкам конкретного года.
Научная новизна работы.
1. Определена величина конденсационной влаги в зоне аэрации южного
чернозема (под озимой пшеницей), которая до сих пор не учитывалась в
расчетах водного баланса исследуемых почв и показана ее роль в
определенных условиях. Согласно расчетам доля конденсации от суммарного
испарения (в зависимости от применяемого метода определения суммарного
испарения) при влажности 0,65-0,83 НВ составляет за апрель-май 7-10%;
первую декаду июня 15-20%; вторую декаду июня 30-35%.
-
Уточнены почвенно-мелиоративные параметры и их допустимые значения для южных черноземов Одесской области, а именно; верхний предел влажности расчетного слоя почвы (0-75 см), который соответствует 0,8 НВ (для слоя 0-12 см эта величина составляет 0,7 НВ, для слоя 12-32 см 0,85 НВ, а для слоя 32-75 см 0,8 НВ), влагообмен между почвой и грунтовыми водами, пределы регулирования солевого состава порового раствора, пределы регулирования УГВ, пределы регулирования основных мелиоративных показателей ППК.
-
Разработана методика расчетов экологически безопасных режимов орошения как дотации к естественным осадкам с учетом их реальной обеспеченности и природных ритмов.
Практическая ценность работы. Анализ динамики элементов водного режима и разработанные методические подходы к установлению пределов регулирования влажности корнеобитаемого слоя (на примере озимой пшеницы) позволили обосновать экологически допустимые изменения влажности профиля южных черноземов и рассчитать экономные режимы орошения. Методические подходы применимы и для других сельскохозяйственных культур.
Основные защищаемые положения.
1. Методика определения допустимых значений наиболее важных
почвенно-мелиоративных параметров для регулирования водного и солевого
режима южных черноземов. Роль конденсации в водном режиме почв и
водопотреблении растений.
-
Закономерности природных ритмов температуры и осадков, значение последних для прогноза режимов орошения на длительные сроки.
-
Методика расчета экологически обоснованных режимов орошения (на примере озимой пшеницы), определяемых как дотация к естественным осадкам конкретного года и ее сравнительная оценка с методикой, применяемой на практике.
Апробация работы. Основные положения и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на секциях Ученого Совета ВНИИГиМ в 1994-1998гг и освещены в пяти опубликованных работах и в пяти отчетах по теме 04.03.01 РАСХН за 1994-1995гг "Экологические ограничения по регулированию водно-солевого режима орошаемых южных черноземов" и теме 1.03 РАСХН за 1996-1998гг "Разработать экологическое обоснование по водообеспечению основных сельскохозяйственных культур для южных черноземов с учетом климатических факторов".
Объем работы. Диссертация изложена на 141 листе машинописного текста, включает 41 рисунк, 82 таблицы, 35 приложений; и состоит из введения, 5-ти глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы, насчитывающего 137 наименований работ и выполнена по
результатам исследовательских работ, проведенных лично автором на стационарных участках юга Украины с 1989 по 1992г.