Экологические условия темно-каштановых почв и защиты от загрязнения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экологические условия темно-каштановых почв и защиты от загрязнения

Сейтказиев А.С., д.т.н.; Жапарова С.Б., Жигитова С.З.

На основе обобщенных материалов в условиях темно-каштановых засоленных и солонцовых почв, разработаны регулирования водного режима корнеобитаемого слоя с учетам улучшения свойства и защиты загрязнения на фоне глубокого рыхления.

Климатические условия рассматриваемой территории отличаются резко континентальным характером, что проявляется в быстрой смене продолжительной суровой зимы жарким засушливым летом. Обусловлено это, с одной стороны удаленностью территории от океанов, с другой - с близостью пустынь Средней Азии. Одним из основных режимообразующих факторов, вызывающих необходимость улучшения степях, является климат, определяющий поступление на зимнюю поверхность значительного количество тепла при небольшом объеме атмосферных осадков.

Поток тепла за счет солнечной радиации в степях составляет от 100 до 120 ккал/см2 в год, годовой радиационный баланс 30-50 ккал/см2. Это обеспечивает годовую сумму температур выше 10?С в диапазоне 2200-2500?С. Годовая сумма атмосферных осадков изменяется от 170 мм, на южных до 480 мм , на северных границах степной зоны, причем 70-80% осадков выпадают летом.

Засушливость климата проявляется также в низких значениях относительной влажность воздуха. В летние месяцы она опускается 40-50, зимой возрастает до 80-88 %.

Характерное особенность климата территории - сильная ветровая деятельность в течения всего года. Для равнинных пространств типично среднегодовая скорость ветра 3,6-5,8м/с. Наибольшая скорость ветра наблюдается весной. По данным Б.П.Алисова и других ученных [1], повторяемость ветра со скоростью 10-12 м/с составляет 42%. Такие ветры часто вызывают дефляцию почв.

Относительная влажность воздуха изменялась как в течение вегетационного периода, так и в годы исследований и в основном отражает режим осадков и температуры. Как правила, в периоды с низкой температурой и большим количеством осадков она была выше.

Так как, климатические условия рассматриваемой территории характеризуется явно недостаточной влагообеспеченностью при наличии высоких тепловых ресурсов, что диктует необходимостью регулирование водного режима для обеспечения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Покровные отложения являются почвообразующими породами основных массивов пахотно-пригодных почв региона, в том числе и на объектах наших исследований.

Широко представлены делювиальные и элювиальные отложения в районах развития мелкосопочного рельефа. Делювиальные продукты разрушения коренных пород обычно покрывают склоны и подножья сопок. Состав их зависит от пород, слагающих территорию. При разрушении глинистых склонов, известняков и мергелей породы отличаются более тяжелым механическим составом и засоленностью.

Важное значение имеют также характеристики почвы, создающие определенные условия, среду для жизнедеятельности растении: реакция среды, водно-физические свойства почвы, содержание солей, механический состав, солонцеватость, увлажненность и т.д.

Для плодородия почвы важны не только богатство элементами питания, их оптимальное содержания, но и экологические условия, которые способствует нормальному усвоению этих элементов.

Засушливый климат особенности геоморфологического и геологического строения обусловлен специфически черты гидрографии исследованного района. Равнинная территория характеризуется слаборазвитой речной сетью. В мелкосопочный части пустота речной сети достигает 0,20-0,25 м/км2. Все реки, за исключением Ишима, относятся к бассейнам местного стока. В половодье формируется до 95% среднегодового срока. Питание рек осуществляется главным образом за счет таяния снега. Незначительным дополнительным источником питания являются атмосферные осадки и грунтовые воды.

На водораздельных равнинах данного региона широко распространены грунтовые воды покровных лессовидных суглинков. Формирование водоносного горизонта в них происходит за счет атмосферных осадков и талых вод. В западинах грунтовые воды вскрываются на глубине 1-3 м, на водораздельных пространствах - 5-15 м. Летом вследствие испарения и десукции их уровень понижается. По химическому составу воды отличаются большим разнообразием, однако преобладают слабоминерализованные.

Водно-физические свойства темно-каштановых карбонатных почв, как установили Л.И.Пачикина и П.П.Тимошин [2] и другие исследователи, находятся в тесной зависимости от характера их сельскохозяйственного использования. В целинном состоянии они имеют высокую плотность и низкую фильтрационную способность. Следовательно одним из лучших способов улучшения свойства почвы, является глубокое рыхление без оборота пласта и образование вертикальных щелей.

Признав почву важным и ограниченным ресурсом, по многолетним исследованиям ученных по охране окружающей среды [3] рекомендована правительствам и специализированным международным организациям разработать и осуществить программы: по определению распространения и интенсивности загрязнения с целью ограничения арелов загряненных почв или находящихся под угрозой загрязнения; выявлению источников загрязнения и разработки мероприятий по борьбе с этим явлением и защиты почв от загрязнения.

Экономическое выражение загрязнения почвы на определенный момент является также стоимостным выражением ограничении качественного порядка, когда различные сельскохозяйственные продукты содержат остатки пестицидов, тяжелых металлов, патогенов сверхдопустимых пределов. Сумма расходов на противоэрозионные мероприятия, включающие предупреждения снижения плодородия почвы и уменшения количество питательных элементов, а также расходов по востановлению эродированных почв, по предупреждению и борьбе с вторичным засолением, заболачиванием и т.д., представляет фактический стоимостное выражение загрязнения почв в соответствующий момент.

Следовательно, загрязнение почвы включает в себя всю сумму явлений и процессов деградации почв. По современной экологической концепции при оценке степени загрязненности почвы учитывают не только качественной состояние вовлеченных в этот процесс трофических связей и окружающей среды в системе почва - микроорганизмы - высшие растения - животные-человек-человеческое общество-биосфера, но принимают во внимание более широкую гамму явлений и факторов, приводящих к дегредации почв; деятельность человека, уровень социального и экономического развития, состояние равновесия во всей экосфере.

Засоление почв происходит или иногда усиливается в результате применения орошения. Все полевные воды содержат различные количества растворимых солей, которые, даже если их содержание незначительное, могут накапливатся в плоходренируемых почвах. В условиях нерационального орошения при потерях воды из подводящих каналов и использовании высоких норм поливы без обеспечения необходимого дренажа может происходить быстрое повышение уровня грунтовых вод. Одновременно с повышением уровня грунтовых вод до 1-2м от поверхности почвы значителььные количества воды поднимаются по капеллярам в корневую зону растений, из которой она может испаряться, тогда как растворенные в ней соли накапливаются в этой зоне. Таким образом, как грунтовая, так и поливная вода может участвовать во вторичном засолении почв, вызывая их загрязнение. В настоящее время площадь орошаемых земель в мире составляет 230-240 млн. га, из которых по крайней мере 200-300 тыс.га ежегодно теряется вследствие засоление (ЮНЕП,1976). Считается, что общая площадь непродуктивных засоленных почв, бывших когда-то плодородными составляет в различных странах не менее 20-25 млн.га [4].

Загрязнение почв при засолении происходит в основном вследствие вмешательства и нерациональной деятельности человека, при неправильном ведении работ по улучшению земель и агротехнических мероприятии. Это происходит в результате игнорирование законов, регулирующих природное равновесие и эволюцию почв, а также гидрологических, гидроггеологических, гидрохимических и геохимических изменений при проведений гидромелиоративных работ.

На основе изученных данных по почвенным-экологическим условиям для темно-каштановых карбонатных почв, а также недостаточной влагообеспеченностью при наличии высоких тепловых ресурсов, что требует необходимость регулирования водного режима корнеобитаемого слоя в исследумые годы по распределению атмосферных осадков, подачи поверхностных и сбрасываемых из различных источников стоков по параметрам экосистемы.

Очевидно, что для практического выплнения предлогаемой методики расчета экосистем необходима прежде всего иметь методику определения и вероятных значений водного режима корнеобитаемого слоя почвы за возможно более короткие промежутки времени, но за длиние ряди лет (10 лет) и иметь достаточно достоверные зависимости между водным режимом корнеобитаемого слоя, изменяющимся по фазам развития каждый из исследуемых сельскохозяйственных культур.

Вероятные значения водного режима корнеобитаемого слоя очущялась нами по методике водного баланса по данным метеорологических станции г. Кокшетау и г. Щучинск. При исследовании баланса влаги корнеобитамого слоя тяжелых почв в целях разработки почвенно-экологических мероприятии и защити почв от загрязнения можно исключить из расматрения следующие его статьи;

- приток воды на участок по поверхности и по корнеобитаемому слоя с внешнего водосбора и обратной отток таким же путем за пределы участка;

- конденсацию влаги в почве вследствия незначительности этой статьи водного баланса почвы в климатических условиях темно-каштановых почв.

Тогда уровнеие водного баланса корнеобитаемого слоя почвы за некоторый отрезок времени можно записать в следующем виде [5]:

(1)

Где - атмосферные осадки; - приток воды из слоев почвы, подстилающих корнеобитаемый слой; -оросительная вода, подаваемая на участок; -суммарная испарения с поверхности почвы; -отток воды из корнеобитаемого слоя в подстилающие его слои; -слой внутренного стока по корнеобитаемому слою; -слой поверхностного стока -все за данный промежуток времени; -полная влагоемкость корнеобитаемого слоя; -влажность почвы выше уровня верховодки соответственно в начале и в конце рассматриваемого периода; -мощность корнеобитаемого слоя; -высота уровя верховодки над водопроницаемой подошвой корнеобитаемого слоя соответственно в начале ив конце рассматриваемого периода.

Величины и выражаются в процентах по объему, и - в м/сут, -в метрах. Слой внутренного стока определяется при этом из формули Роте, которая вполне справедлива для данного случая. По этой формуле имеем:

(2)

Где -коэффициент фильтрации, м/сут; -расстояния между осушительными линиями, м.

Одним из факторов улучшения экологической обстановки, является разработка ресурсосберегающих технологий сохранения и восстановления плодородия почв на засоленных и солонцеватых землях.

Площадь засоленных земель на территории Северного Казахстана составляет около 30% среди каштановых почв. В соответствии, с разнообразием природно-климатических условий в Северном Казахстане получили распространение в основном 3 типа солонцев: луговые, лугово-степные и степные солонцы.

Следовательно, для предотвращения засоленности почвогрунта, основными параметрами систематического горизонтального дренажа являются расстояния между дренами, положения уровня грунтовых вод после осушения, напор между дренами, приток грунтовых вод к дрене и коллектору. Приток и сток воды к дрене с двух сторон определяются по формуле [6]:

(3)

почва защита рыхление загрязнение

Где - сток воды к дрене, м3; - коэффициент фильтрации, м/сут; - напор грунтовых вод между дренами, м; - длина дрены,м; - продолжительность промывки, сут; - расстояние между дренами,м.

Самый из лучших способов улучшения свойства и защиты от загрязнения почв, является глубокое рыхление без оборота пласта и образования вертикальных щелей. Глубокое рыхления применяют на оршаемых и богарных землях в целях:

- регулирования поверхностно стока;

- ускорения освоения тяжелых, засоленных, солонцовых почв;

- предотвращения засоления, ускорнения процессов рассоления почв при опреснениях;

- устранение уплотнений почвы, вызванных действием тяжелых колесных тракторов, а также геологических и генетических уплотнений почвенного профиля.

Условия глубокого рыхления состоит следующим. Рыхления на глубину 0,4-1,0 м с целью резкого улучшения водопроницаемости - для накопления естественных и искусственных осадков, с внесением оганических удобрений (навоз) в под пахотной слой. При этом происходит увеличение влагоемкости почвы, вовлечение в пахотный слой кальциевых солей самой почвы, которые с успехом заменяют химические мелиоранты, вносимые извне. Глубокая обработка характеризуется резким изменением строения пахотного слоя и структуры почвы и улучшением условий водно-воздушного, теплового и пищевого режимов почвы.

Литература

1. Алисов Б.П., Мягкова Н.А., Шульгина А.М. Климат и агроклиматические ресурсы // В кн: География производительных сил Северного Казахстана, М,1972.

2. Аханов Ж.У., Каражанов К.Д., Терехов Г.С. Эффективность орошения почв в Северном Казахстане, Алматы, 1979.

3. К.Рэуце., С.Кырстя. Борьба с загрязнением почвы.М, 1986.

4. Ковда В.А. Проблемы борьбы с опустынованием и засолением орошаемых почв.М, 1984.

5. Розин В.А. Обоснование строительства мелиоративных систем двухстороннего действия на основе анализа вероятных значений водного режима корнеобитаемого слоя почвы за длинные ряды лет // сб.науч.трудов.Москва, 1974.С.62-81.

6. Сейтказиев А.С., Байзакова А.Е. Методы определения промывных норм засоленных почв, поиск, 2005, №3.с.199-202.

Размещено на Allbest.ru