Оцінка меліоративного стану та ефективності використання рисових систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оцінка меліоративного стану та ефективності використання рисових систем

Мендусь С.П.

Приведені результати аналізу направленості сольових процесів, динаміки кисневого режиму у ґрунтах рисових зрошувальних систем при вирощуванні рису і супутніх культур. Визначена ступінь їхнього впливу на меліоративний стан рисових полів і врожайність сільськогосподарських культур.

The results of salt processes trend analysis and oxygen rate changes in soils of rice irrigation systems when rice and attendant crops growing are given. Degree of influence of designated criteria on the land reclamation condition of rice fields and productivity of agricultural crops is defined.

В останні роки рис, як цінна круп'яна культура, складає досить значну частку у харчовому балансі населення України. Щорічне споживання цього продукту коливається від 180 до 200 тис. тон і надалі має стійку тенденцію до збільшення [9].

На сьогодні левова частка загальної потреби у рисовій крупі (100...120 тис. тон) задовольняється за рахунок імпорту. Причому найбільша її кількість, зазвичай низької якості, завозиться з Африки і Азії. Сприяє збільшенню імпорту і низьке ввізне мито на рисову крупу, яке в Україні становить 30 € за тону (в Європі - 140 €, Росії - 180 €). Імпорт значно перевищує власне виробництво ( 80тис.тон), що замість підтримки вітчизняного виробника значною мірою стимулює зарубіжного з його не найкращою продукцією. Крім того, згідно опублікованої у липні 2007 року сумісної доповіді Організації економічного розвитку і співробітництва (ОЕСР) і Організації сільського господарства і продовольства ООН (ФАО) «Сільськогосподарські перспективи: 2007 - 2016», на протязі наступних 10 років очікується різкий ріст цін на основні сільськогосподарські товари внаслідок зростаючого попиту на сільськогосподарську сировину для виробництва етанолу і біопалива. Виходячи із тенденцій попиту і пропозиції, експерти ОЕСР - ФАО прогнозують ріст цін на основні продукти сільськогосподарського виробництва на 20...45% , в тому числі рису на 40...42%. Це неминуче призведе до збільшення вартості рисової крупи на ринку України у два і більше рази.

Тому на сьогоднішній день актуальним є вивчення факторів, що зумовили спад власного виробництва рису та розробка рекомендацій для його відновлення.

Слід відзначити, що Україна володіє достатньо потужною базою рисосіяння. Площа рисових зрошувальних систем складає близько 62 тис. га, в тому числі а АР Крим 30,8 тис. га, Херсонській області - 18 тис. га, Одеській - 14 тис. га. За конструкцією це досить складні споруди, а деякі з них не мають світових аналогів.

У свій час головною метою створення вітчизняної галузі рисосіяння було не тільки забезпечення потреби у рисі, але й одночасне введення в сільськогосподарське виробництво малопродуктивних засолених та заболочених земель Причорномор'я та Криму. За гідрогеологічними умовами - це площі з близьким заляганням мінералізованих ґрунтових вод та незадовільними умовами їх відтоку.

У дельті Дунаю такі площі займають територію від м. Ізмаїл до м. Вилкове на узбережжі Чорного моря (рис.1). Вони представлені найбільш пониженими ділянками поверхні землі, з яких значну частину займають плавні (Стенсовсько-Жебріяновські), порослі очеретом та іншою болотяною рослинністю.

В геологічному відношенні територія представлена депресією еолово-елювіальних лесовидних суглинків, які зверху перекриті озерно-лиманно-алювіальними відкладеннями Чорного моря і р. Дунай.

Ґрунти, головним чином, луково-болотних типів з різним характером і ступенем засолення. Верхня і центральна частини дельти представлені луковими і дерновими середньосуглинистими ґрунтами. Центральна понижена частина Жебріяновських плавнів складена з торф'яно-болотних, сильно засолених ґрунтів.

Характер засолення ґрунтів хлоридний і хлоридно-сульфатний.

Ґрунтові води на початок освоєння території під рис знаходились на глибині 0,2...1,5 м з ухилом у бік р. Дунай, мінералізація їх складала від 7 до 50г/л при хлоридно-натрієвому типі засолення.

В таких складних гідрогеологічних і грунтовоутворюючих умовах земель, які були б придатними для сільського господарства, було недостатньо, а ставилось завдання розширення територій під сільськогосподарські угіддя.

У Херсонській області відповідні території розташовані в приморській смузі Краснознам'янського масиву (рис.2).

Ґрунти тут представлені темно-каштановими і каштановими солонцями, які у самій прибережній частині Чорного моря і його заток переходять у солончаки.

На ґрунтоутворюючі процеси великий вплив здійснюють ґрунтові води. В прибережній зоні, яка планувалася і освоєна під рис, ґрунтові води залягали на глибині 1...5 м від поверхні землі, а мінералізація становила 3...5 г/л (в окремих випадках 50...60 г/л).

В АР Крим площі малопродуктивних земель розташовані в зоні Північно-Кримського каналу на причорноморських ділянках верхньо-пліоценової морської тераси р. Дніпро і на Присивашській низовині (див. рис.2).В природних умовах цієї місцевості сформувалися різного роду засолені ґрунти і солончаки. На підвищених ділянках ґрунти темно-каштанові різного ступеня солонцюватості, іноді в комплексі з солонцями. Ґрунтові води залягали на глибині 5...8м, мінералізація їх становила 15...20г/л.

На понижених слабодренованих рівнинах з добре вираженим мікрорельєфом розповсюджені луко-каштанові ґрунти в комплексі з солонцями. Кількість солей в них коливалась в межах 1...1,5% від маси сухого ґрунту, грунтові води на таких ділянках залягали на глибині 2...3м від поверхні з мінералізацією 40...50, іноді - 60...70 г/л.

Інтенсивне сільськогосподарське використання зазначених територій, водно-сольовий режим яких у природному стані не відповідав вимогам сільськогосподарського виробництва, було неможливе без проведення корінних меліоративних заходів, призначених в залежності від типу водного живлення, природної дренованості і направлено змінюючих і опимізуючих сольовий режим ґрунтів і ґрунтових вод.

В якості основного прийому меліорації таких земель доцільним було б використати вирощування рису затопленням на водооборотних рисових зрошувальних системах з досить інтенсивною дренажно-скидною мережею.

Побудовані у дельті Дунаю і інших регіонах інженерні рисові системи з поливною картою Краснодарського типу (ККТ), характерні тим, що відстані між відкритими дренами у межах однієї системи коливались від 200 до 600м, а на окремих ділянках і до 900м при глибині картових дрен 1,5...3,0м.

Як свідчать спостереження за сольовими балансами і сольовим режимом ґрунтів С.М. Гончарові (1971,1984), М.Г. Степаненко (1975), С.М. Кропивко (1987), С.М. Козішкурт (1999) та ін., у перші роки експлуатації, коли вміст рису у сівозміні був максимальним (від 100 до 50...75%), сольові баланси ґрунтів і ґрунтових вод в умовах різних конструкцій поливних карт рисових систем складались за типом розсолення.

Так, наприклад, запаси солей в ґрунтах на ККТ Придунайських рисових систем на початку розрахункового періоду складали 89,8...172,00 т/га, а ступінь засолення знаходилась у межах 0,6..1,3% від маси ґрунту. Вирощування рису із затопленням при зрошувальній нормі ~ 20 тис.м³/га призвело до їх зниження до 17...54 т/га через 3-4 роки експлуатації і до 12...30 т/га - після 5-6 років. При цьому інтенсивність зниження сольових запасів у ґрунтах залежала від параметрів дренажно-скидної мережі. В умовах міждренних відстаней 200м на середньо - і важкосуглинистих ґрунтах зниження сольових запасів до допустимих меж відмічалось вже на 2-й рік вирощування рису, а при 400м цей процес затягується ще на 2-3 роки. Опріснення ґрунтів на ККТ з міждренними відстанями 500м на лукових сильнозасолених легкосуглинистих ґрунтах фіксується тільки через 5-6 років.

1 - існуючі; 2 - ті, що проектуються; 3 - намічені на перспективу

Рис. 2. Схема розміщення рисових систем у Херсонській області

та Автономній Республіці Крим.

Рисові системи: 1 - існуючі; 2 - ті, що проектуються з уточненням

на стадії робочих креслень; 3 - намічені на перспективу.

Канали: 4 - існуючі; 5 - ті, що проектуються

Запаси солей в ґрунтових водах балансового шару на початку розрахункового періоду складали 64,4...187,3 т/га при мінералізації 14...76 г/л. Не дивлячись на те, що на протязі семи років спостережень їх кількість у різних грунтово-геологічних умовах знизилось до 12,9...54,9 т/га, опріснення спостерігалось, головним чином, на середньосуглинистих ґрунтах (висхідна мінералізація 6...15 г/л). Міждренні відстані суттєво впливають на процес опріснення ґрунтових вод, хоча досягнути його прийнятних меж удається тільки через 7-10 років експлуатації ККТ.

Реставрація засолення, що має місце в осінньо-зимовий період і у періоди вирощування супутніх культур носила сезонно-зворотний характер, але слід відмітити і досить високу її інтенсивність, яка, залежно від вихідного засолення, складає до 30...40% на важкосуглинистих ґрунтах та трохи менше на ґрунтах більш легкого гранулометричного складу.

На інших конструкціях поливних карт рисових систем дельти Дунаю, зокрема картах дунайського типу (КДТ - Лісковська РЗС) і картах-чеках з дренажем (КЧД - Кілійська РЗС), сольові баланси (ґрунтів і ґрунтових вод) складались у такому ж напрямку, але при значно меншому вихідному засоленні як ґрунтів, так і ґрунтових вод.

Опріснення ґрунтів по площі рисового поля відбувається нерівномірно в залежності від грунтово-меліоративних умов, параметрів дренажу і конструкції поливної карти.

На поливних картах краснодарського типу при вихідному засоленні 0,6...1% повне опріснення метрового шару ґрунту зафіксовано практично по всій ширині поливної карти уже через три роки вирощування рису.

Найбільш інтенсивне розсолення ґрунтів мало місце на відстані до 60м від картових дрен, що є очевидним.

На картах-чеках з дренажем на процеси знесолення ґрунтів деякий вплив спричиняв зрошувач-скид, зона дії якого досягає 20...25м.

Таким чином, наявність шару води на рисових полях забезпечує промивний режим ґрунтів і вважається основним меліоративним заходом покращання їх фізико-хімічних властивостей. Тому, впровадження рисових систем на засолених або схильних до засолення малопродуктивних землях вирішило як мінімум дві задачі: 1) отримання врожаїв рису; 2) освоєння засолених земель як в дельті Дунаю (українська частина), так і в прибережній зоні Чорного моря (Херсонська область) і у Криму.

На жаль, ефективність культури рису в Україні з роками знижувалась, що, насамперед, ілюструвалось падінням урожайності останнього (з 55...60 до 25...30 ц/га) та значним негативним впливом рисових систем на навколишнє середовище.

На думку більшості фахівців у галузі рисосіяння [5,6], основними причинами зниження ефективності рисосіяння стали:

1. Погіршення меліоративного стану рисового поля, і, перш за все, кисневого режиму ґрунту. При монокультурі рису кількість кисню у грунті за осінньо-зимовий і весняний періоди не встигає відновлюватись до вихідної через достатню природну водозабезпеченість названих періодів і, як наслідок, зростає рівень анаеробіозису, знижується інтенсивність окислювально-відновлювальних ґрунтових процесів (ОВП). Для ґрунтів Дунайських рисових систем, за даними С.М. Гончарові [3], ОВП зменшується з 450...470 до 150...160мв. Подальше зниження ОВП в кінці призводить до розвитку процесу заболочення, що ще в більшою мірою погіршує кисневий режим грунтів та знижує врожайність рису в 2...3 рази і більше.

Головним засобом попередження такого явища є виведення рисового поля під суходіл або звичайне зрошення, тобто впровадження сівозмін зі значним скороченням питомої ваги рису.

2. Рис є вологолюбною культурою і потребує значної кількості води, що усугубляється ще й необхідністю створення промивного режиму ґрунтів і технологією боротьби зі специфічними для рису бур'янами. Зрошувальна норма рису складає 20...25 тис.м³/га і більше, що за сьогоднішніх економічних відносин призводить до значних втрат коштів на оплату води. Підвищення вартості поливної води значно збільшує собівартість рису та знижує економічну ефективність його вирощування.

3. Великі водозабори на рисові системи зумовлюють значний об'єм водовідведення (50% від водоподачі і більше). Значні об'єми водовідведення забруднених вод рисових систем на фоні завищеної хімізації посівів є джерелом забруднення не тільки ґрунтів, а й водних об'єктів і, особливо, водоприймачів. У підсумку змінюються фізичні та органолептичні властивості ґрунтів, ґрунтових і поверхневих вод, їхній хімічний склад і біохімічний режим, види та чисельність мікроорганізмів, біопродуктивність. У водоймах виникають процеси евтрофікації, ґрунти і водойми стають джерелом надходження токсичних речовин по водно-трофічному ланцюгу: грунти-водойма-людина.

4. Конструкція рисових зрошувальних систем. На Україні всі існуючі інженерні рисові зрошувальні системи мають значні недоліки, які полягають у великій протяжності відкритих зрошувальних і дренажно-скидних каналів, втратах поливної води, низькому коефіцієнті земельного використання, складності водоподачі і водовідведення, значних об'ємах по ремонту каналів і споруд.

Крім перерахованих вище, невиправної шкоди стабільному функціонуванню зрошувальних систем, зокрема і рисових, надало прямолінійне, нефахове впровадження земельної реформи. Розпаювання земель, в тому числі і зрошуваних, призвело до появи великої кількості індивідуальних власників зі своїми інтересами на зрошуваних землях, вода на які подається по одній системі каналів і з одного джерела. Вибір сільськогосподарських культур для вирощування на зрошуваних землях, проведення поливів, облік води і електроенергії на її подачу - це питання, що зовсім вийшли з-під контролю відповідних органів і ніяк не плануються. Мова вже не йде про забезпечення належного технічного стану каналів і споруд, а також відповідного меліоративного стану зрошуваних земель.

Перераховані проблеми рисосіяння на сьогоднішній день в Україні вирішуються досить просто: ліквідувати або значно зменшити площі посівів рису, перепрофілювати рисові масиви на звичайні сівозміни. Обґрунтовується таке рішення необхідністю значного зменшення об'ємів водозабору та водовідведення, покращанням екологічного стану в регіонах рисосіяння.

Така тенденція привела до зменшення щорічних площ посівів рису в Україні з 40...45 тис. га (до 1990 року) до 10...12 тис. га на сьогоднішній день. Значне скорочення площ посівів рису зменшило водозабір на рисові системи, дещо поліпшило екологічний стан відповідних об'єктів навколишнього середовища. Але, якщо 62 тис. га (раніше засолених або схильних до засолення земель) рисових систем впродовж 30-40 років знаходилися в періодичному промивному режимі, під дією якого сформувались складні комплекси взаємопов'язаних водних і ґрунтових процесів, то ліквідація або значне скорочення площ посівів рису однозначно приведе до зміни останніх. На фоні існуючого нестійкого меліоративного стану, який склався на рисових системах, що підтверджується матеріалами спостережень наукової експедиції НУВГП [7,8], така зміна приведе до погіршення сольового режиму ґрунтів, активізації підйому солей у верхні шари та їх вторинного засолення. З часом (через 4-6 років) ці землі стануть непридатними не тільки для вирощування сільськогосподарських культур, а навіть для низькопродуктивних пасовищ.

Нами зроблена спроба прогнозу сольового режиму ґрунтів при вирощуванні супутніх культур на Дунайських рисових системах, зокрема Кілійській рисовій зрошувальній системі. Прогнозні розрахунки проведені по методиці С.Ф.Авер'янова [1] з максимальним використанням фактичних дослідних матеріалів по даній системі, отриманих у свій час П.І.Мендусем (1975), С.М.Гончаровим (1971, 1978)[2,3].

Розрахункова схема для прогнозних розрахунків сольового режиму ґрунтів наведена на рис.3.

Прогнозні розрахунки проведені для кліматичних, ґрунтових, гідрогеологічних умов Кілійської РЗС. При цьому передбачалось, що на протязі вегетаційного періоду проводились поливи супутніх культур загальною зрошувальною нормою 2000м³/га. Необхідні для прогнозних розрахунків параметр Пекле Ре і коефіцієнт конвективної дифузії D^* визначались за формулами:

^; (1)

Рис.3. Схема до розрахунку переміщення солей у шарі ґрунту:

V₁,V₂ - швидкості витрати і приходу води в шарі ґрунту X₁;

n₁ - мінералізація ґрунтового розчину на глибині X₁;

n₂ - мінералізація поливної води

 ^; (2)

^; (3)

де ^{; ; ; ,}

- вміст солей у верхньому шарі ґрунту, %;

- вміст солей в середині шару ґрунту X₁;

m - середня для шару X₁ шпаруватість ґрунтів.

При проведенні розрахунків використані дані польових досліджень сольового режиму ґрунтів у періоди вирощування супутніх культур на Кілійській РЗС (рис. 4).

Рис. 4. Сольові профілі при вирощуванні супутніх культур (Кілійська РЗС): а) - важкосуглинисті ґрунти; б) - середньосуглинисті; в) - легкосуглинисті

Тривалість періоду засолення ґрунтів зони аерації обраховувалась за формулою

. (4)

Результати прогнозних розрахунків сольового режиму приведені в таблиці.

Таблиця Результати прогнозних розрахунків сольового режиму ґрунтів при вирощуванні супутніх рису сільськогосподарських культур (Кілійська РЗС)

Таким чином, для умов Кілійської рисової системи на ділянках з близьким заляганням високомінералізованих ґрунтових вод вирощування супутніх культур, навіть при незначному вихідному засоленні ґрунтів зони аерації (після вирощування рису), можливе впродовж двох років на важкосуглинистих ґрунтах і до одного року на ґрунтах легкого гранулометричного складу.

Використання рисових систем не за призначенням може привести, а у деяких регіонах уже привело, до виводу зрошуваних земель із сільськогосподарського виробництва тільки за рахунок засолення ґрунтів. Це підтверджують дані досліджень наукової експедиції НУВГП на Придунайських рисових системах, а також інших авторів на рисових системах в інших регіонів [5,6,9]. Так, у Голопристанському районі Херсонської області, де рис перестали вирощувати ще у 2003 році, 2700 га, тобто всі 100% земель рисових систем на даний час повністю непридатні для сільськогосподарського виробництва через вторинне засолення.

Введення на рисових системах сівозмін з вмістом рису 29...33% [5] лише частково вирішує проблему збереження земель у належному еколого-меліоративному стані, оскільки передбачає вирощування супутніх культур впродовж трьох років без урахування конкретних ґрунтових і гідрогеологічних умов і значно ускладнює систему спостереження за дотриманням рекомендованої ротації сільськогосподарських культур багаточисленними суб'єктами господарчої діяльності.

При збереженні тенденції скорочення питомої частки рису у сівозмінах найбільш гарантованим заходом попередження вторинного засолення ґрунтів і, таким чином, збереження у робочому стані унікальних інженерних споруд, якими є рисові зрошувальні системи України, була б розробка системного підходу до реконструкції дренажу, який передбачав би не тільки зміну його параметрів і конструкції, але й методів розрахунку і функціонального призначення окремих його елементів.

рисовий зрошувальний меліоративний сільськогосподарський

Література

1.Аверьянов С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель. - М.:Колос, 1978. - 288с. - (с.8 - 36). 2. Гончаров С.М. Водно-солевой баланс как основа для оценки мелиоративных мероприятий в условиях дельты Дуная // Автореферат диссерт. на соиск. уч. ст. к. т. н. - Ровно, 1971. 3. Гончаров С. М. Окислительно-восстановительный режим почв Дунайских рисовых оросительных систем // Мелиорация и гидротехническое строительство. - 1978. №6 - (с. 11-13). 4. Ковальов С.В., Грищенко Ю.М. Функціонування рисових інженерних систем в Україні та перспективи їх використання // Водне господарство України. - 2002. - № 3-4. - 64с. - (с.39 - 43). 5. Ковальов С.В., Ковальова Т.С., Кропивко С.М. Концептуальні передумови раціонального природокористування на Придунайських рисових зрошувальних системах // Меліорація і водне господарство. - 2006. Вип. 93-94. - 369с. - (с. 351 - 363). 6. Козішкурт С.М. Про ліквідацію рису у Херсонській області // Вісник Рівненського державного технічного університету. - 1999. Вип. 2, част.1. - (с. 149 - 154). 7. Розробка пропозицій з підвищення експлуатаційної надійності та ефективності водокористування на Придунайських рисових зрошувальних системах / Під ред. Ковальова С.В. - 2004. Звіт про НДР. - Рівне. 95с. 8. Розробки водо- та енергозберігаючих технологій водокористування на рисових зрошувальних системах України/Під ред. Ковальова С.В. - 2006. Звіт про НДР. - Рівне. 112с. 9. Старе руйнують тоді, коли здатні нове будувати, або як маленьке рисове зернятко віддзеркалює великі проблеми аграрної економіки //„Урядовий кур'єр”, 30 серпня 2007р., №157.

Размещено на Allbest.ru