УДК 631.62

к.с.н. Даулетбаев Б.У., к.т.н. Джолдасов С.К., Ли А.Э.

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати, Казахстан

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ВОДООБЕСПЕЧЕННОСТИ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ В БАССЕЙНЕ РЕКИ АСА

В работе приводятся результаты агроэкологической обстановки и методы повышения водообеспеченности на орошаемых экосистемах бассейна р. Аса. Таким образом, регулирования водно-солевого и пищевого режимов и сельскохозяйственного производства на орошаемых экосистемах может достигаться за счет разработки методов водосбережения, что имеет большое народнохозяйственное значение. В условиях р. Аса регулирование водного режима и восполнение дефицита влаги на орошаемых землях достигаются путем полива сельскохозяйственных культур. Обзор литературных источников показывают, что в настоящее время существуют 3 способа подачи и распределения воды на орошаемых полях: поверхностный; дождевание и подпочвенный [5]. При проведении вегетационных поливов необходимо учитывать экологические условия территории и вида возделываемых культур. Например, поливы по полосам применяются для сельскохозяйственных культур сплошного сева (пшеница, люцерна и травы и др.) [3,4,5]. При данном способе полива сельскохозяйственных культур, элементы техники полива зависят от степени спланированности, продольного и поперечного уклонов, поливной нормы и водопроницаемости почв. Однако полив по бороздам и полосам повышает затраты воды на орошения. Это требует разработку водосберегающих методов повышения водообеспеченности орошаемых земель.

Использование грунтовых вод на субирригацию

В условиях роста дефицита водных ресурсов, повышения водообеспеченности орошаемых земель можно достичь путем использования грунтовых вод на субирригацию. Эффективность использования грунтовых вод подтверждается снижением оросительных норм сельскохозяйственных культур.

Для установления пределов возможного использования грунтовых вод на субирригацию осуществлена оценка ионо-солевого состава водных ресурсов бассейна р. Аса. Анализ данных по минерализации и их ионному составу водных ресурсов бассейна р. Аса показывает, что минимальные значения они имеют в Жуалынском и Жамбылском районах, максимальные – Сарысуском (таблица 1).

Таблица 1. Ионный состав воды в бассейне р. Аса,

Место отбора	Время отбора	Анионы				Катионы			Сумма солей	рН
		CO3^2-	HCO3^-	Cl^-	SO4^2-	Ca^2+	Mg^2+	Na^+
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
вдх. Терс-Ащибулак (Аксай)	весна	отс.	0,195 62,5	0,011 3,4	0,035 11,1	0,036 11,5	0,022 7,0	0,014 4,4	0,313 100	6,9
	лето	отс.	0,073 50,5	0,007 4,9	0,029 19,9	0,024 16,5	0,007 5,0	0,005 3,2	0,145 100	6,8
	осень	отс.	0,281 41,3	0,014 2,1	0,215 31,6	0,092 13,5	0,037 5,4	0,041 6,1	0,680 100	7,2
р. Аса (с. Айша биби)	весна	отс.	0,183 47,4	0,021 5,5	0,086 22,4	0,064 16,6	0,022 5,7	0,009 2,4	0,385 100	7,0
	лето	0,012 3,1	0,207 54,0	0,014 3,7	0,058 15,0	0,048 12,4	0,027 7,0	0,018 4,8	0,384 100	7,4
	осень	отс.	0,256 50,5	0,014 2,8	0,115 22,7	0,064 12,6	0,034 6,7	0,023 4,7	0,506 100	7,2
р. Аса (оз.Аколь)	весна	сл.	0,220 19,9	0,085 7,7	0,499 45,2	0,060 5,4	0,078 7,2	0,161 14,6	1,103 100	7,8
	лето	0,018 1,5	0,189 15,8	0,036 3,0	0,638 53,6	0,056 4,7	0,107 9,0	0,147 12,4	1,191 100	8,0
	осень	0,048 3,6	0,098 7,2	0,121 9,0	0,701 52,1	0,032 2,4	0,117 8,7	0,230 17,0	1,347 100	8,4

В озере Акколь (рисунок 1 и 2) химизм засоления воды преимущественно – сульфатно-гидрокарбонатно-хлоридно-карбонатный, натриево-магниево-кальциевый.

Рисунок 1 и 2. Река Аса и озера Акколь

Агроэкологическая оценка поверхностных водных ресурсов в бассейне реки Аса по общей минерализации (С, г/л) показали, что они относятся к пресным, хорошего качества (таблица 2), в озере Акколь – к слабосолоноватым, удовлетворительного качества.

Таблица 2. Оценка качества воды в бассейне реки Аса

Место отбора	Время отбора	Показатели
		C, г/л	К	SAR	SAR^*	ОКН	Mg^*	pH
р. Терс	весна	0,391	9,80	0,26	0,54	-0,60	37,5	7,8
	лето	0,449	5,76	0,50	1,11	-0,60	42,3	7,4
	осень	0,452	7,67	0,36	0,81	-0,60	40,7	8,0
вдх. Терс-Ащибулак (Аксай)	весна	0,313	5,36	0,45	0,88	-0,40	50,0	6.9
	лето	0,145	7,71	0,21	0,25	-0,60	33,3	6.8
	осень	0,680	3,89	0,92	0,10	-3,00	39,5	7,2
р. Аса (с. Айша биби)	весна	0,385	10,23	0,25	0,50	-2,00	36,0	7,0
	лето	0,384	5,18	0,53	1,11	-0,80	47,8	7,4
	осень	0,506	5,37	0,58	1,31	-1,80	46,7	7,2
р. Аса (оз. Акколь)	лето	1,103	1,30	3,23	8,03	-5,80	68,1	7,8
	осень	1,191	1,74	2,66	6,83	-7,90	75,9	8,0
	лето	1,347	1,09	4,23	10,57	-8,00	85,7	8,4

По показателям К и SAR при использовании данных вод на орошение опасности осолонцевания почв не возникает, по SAR^* - возможно накопление натрия в почвенно-поглощающем комплексе и осолонцевание почв только при применении воды из озера Акколь.

По остаточному карбонату натрия (ОКН) водные ресурсы, исключая озеро Акколь, не вызывают опасения и безопасны для использования на орошение, по наличию магния не оказывают вредного влияния на почву.

В условиях постоянного роста дефицита водных ресурсов, одним из путей повышения водообеспеченности орошаемых экосистем является использование возвратных вод на орошение сельскохозяйственных культур и на промывку засоленных почв. Однако как видно из результатов наших исследований, разнообразие почвенных зон Казахстана требует разработки технологии их использования с учетом физико-химических свойств почв.

Применение минерализованных вод для полива сельскохозяйственных культур усиливает темпы накопления солей в верхних горизонтах корнеобитаемой толщи почв.

В вегетационный период влажность почвы в корнеобитаемом слое поддерживалась на экологически безопасном уровне. Например, при поливах капусты через борозду наиболее увлажненной почва была при поливе по бороздам. Здесь влажность в 0-100 см слое изменялась от 18,2 до 22,4% (таблица 3). Влажность почв на гребне между политой и не политой бороздами в верхних горизонтах была ниже, чем при подаче воды в каждую борозду и в нижних слоях почвы влажность возрастает.

Таблица 3. Влажность почвы и влагозапасы в корнеобитаемом слое при поливах капусты через борозду

Горизонты, см	Места замеров влажности
	дно поливной борозды		гребень борозды		дно сухой борозды
	%	м^3/га	%	м^3/га	%	м^3/га
0-20	18,2	538	12,7	376	9,8	290
20-40	19,8	598	16,3	492	12,7	384
40-60	20,1	663	18,5	610	17,4	574
60-80	20,9	715	20,4	698	20,6	705
80-100	22,4	770	22,3	767	22,4	770
0-100	20,3	3284	18,0	2943	16,6	2723

Из представленных материалов видно, что в корнеобитаемом слое влажность почвы возрастает с 16,6% до 20,3%, что составляет около 900-1000 м³/га.

На почвах с низкими емкостью поглощения, объемы и пределы использования возвратных вод возрастают. В данных почвах, в острозасушливые годы, возвратные воды широко используются на орошение сельскохозяйственных культур и на субирригацию. Технология полива сельскохозяйственных культур с применением возвратных вод включает в себя:

· определение ионного состава и минерализацию возвратных вод;

· оценку качественного состава возвратных вод и их влияние на солевой режим почв;

· оценку влияния возвратных вод на катионный состав почвенно-поглощающего комплекса почв;

· установление объема использования возвратных вод на орошение сельскохозяйственных культур, с учетом солеустойчивости сельскохозяйственных культур и физико-химических свойств почв.

Полив сельскохозяйственных культур с возвратной водой рекомендуется осуществлять в критические периоды, т.е. при остром дефиците оросительных вод. Применение возвратных вод на полив сельскохозяйственных культур в такие периоды обеспечивают получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Вместе с тем, постоянное применение минерализованных возвратных вод на орошение сельскохозяйственных культур повышая степень засоления почв, резко снижает урожайность сельскохозяйственных культур.

При использовании возвратных вод на орошение и субирригацию неизбежно происходит засоление почв. Следовательно, после окончания вегетационного периода необходимо промыть эти земли до порога токсичности. При промывках засоленных почв, можно использовать возвратные воды. Это позволяет снизить затраты оросительных вод на вымыв единицы массы солей. Поэтому на основе экспериментальных данных разработали технологию промывок засоленных почв с использованием возвратных вод.

Разработанная технология промывок засоленных почв с использованием возвратных вод включает:

· подготовительные работы (вспашку, планировку, нарезку чеков и временных оросителей);

· определение степень и химизм засоления промываемых почв и возвратных вод;

· установление объема и пределы использования возвратных вод на промывку засоленных почв (таблица 4) ;

· промывка осуществляется развой промывной нормой 1000-2000 м³/га через 6-8 суток;

· контроля за изменением концентрации почвенного раствора и ее сравнение с минерализацией возвратных вод;

· при достижении равновесного состояния между концентрацией почвенного раствора и минерализацией промывной воды, снижение минерализации промывных вод или прекращение промывки;

· до промывки почв до порога токсичности пресной водой.

Таблица 4. Объемы возможного использования минерализованных вод при промывках, в % от расчетной нормы

Режим затопления	Размеры чеков, га	Расчетные значения промывных норм, м^3/га
		3-7		7-15		15-30
		минерализация, г/л		минерализация, г/л		минерализация, г/л
		3…5	5…7	3…5	5…7	3…5	5…7
Тактовая подача воды	0,05-0,1	50	40	60	50	70	60
	0,1-0,2	40	30	50	40	60	50
	0,2-0,5	35	25	45	35	55	45
Прерывистое затопление	0,05-0,2	35	25	45	35	55	45
	0,2-0,5	30	20	40	30	50	40
Поддержание постоянного слоя воды	0,05-0,2	30	20	40	30	50	40
	0,2-0,5	25	15	35	25	45	35

Результаты наших исследований показывают, что применение возвратных вод на орошение сельскохозяйственных культур и субирригацию позволяет снизить оросительные нормы на 20-40%, а на промывку 30-50%. Кроме того одним из положительных сторон использования возратных вод на орошение и промывку является поступление с водой растворенных органических веществ и питательных элементов – азота, фосфора и калия. Поэтому применение возвратных вод на орошение и промывку обеспечивает не только повышение водообеспеченности территории, но и поступление их в водные источники и предотвращает загрязнение водных ресурсов, улучшает экологическую обстановку на ирригационных системах.

Водосберегающая технология орошения

Опыт освоения орошаемых земель в Казахстане показывает, что путем оптимизации технологии орошения можно обеспечить высокую интенсивность рассоления почвогрунтов и поверхностных вод за счет усиления аккумуляции солей в нижних слоях водоносной и сокращения потерь оросительных вод на инфильтрацию. Полив сельскохозяйственных культур малыми нормами при высоких значениях порога предполивной влажности (85-90% от НВ) усиливает солеотдачу почв. В данном режиме орошения интенсивность питания грунтовых вод снизилась в два и более раза и соответственно период их уровня подъема до критической глубины увеличился более чем в 1,5 раза.

Одним методов водосбережения при поливах сельскохозяйственных культур является полив по бороздам – щелям. Результаты экспериментальных данных показывают, что размеры оросительных норм нетто и брутто меньше, чем суммарное водопотребление (таблица 5). Анализ водного баланса говорит о том, что при поливах по бороздам возрастают потери воды на сброс, которые составляют 2100 м³/га.

Таблица 5. Водный баланс опытного поля с возделыванием капусты при различных технологиях полива

Статьи баланса	Технология полива
	по бороздам	через борозду	по бороздам-щелям (10см)
Приход
Исходные запасы влаги, м^3/га	1470	1470	1470
Осадки, м^3/га	695	695	695
Оросительная норма, м^3/га	7200	6000	7200
Поступление грунтовых вод, м^3/га	4800	5600	5100
Итого:	14165	13765	14465
Расход
Инфильтрационные потери, м^3/га	2950	2400	3500
Потери воды на сброс, м^3/га	2100	1500	1300
Конечные влаги, м^3/га	2350	2210	2300
Эвапотранспирация, м^3/га	6765	7655	7365
Итого:	14165	13765	14465
Урожайность (биологическая), т/га	32,1	38,4	35,4
Коэффициент водопотребления (затраты воды на тонну продукции), м^3/т.	211	199	208

При поливах через борозду происходит снижение потерь на сброс на 600 м³/га, т.е. на 29% по сравнению с подачей воды в каждую борозду. При поливах капусты по бороздам-щелям произошло дальнейшее снижение размеров потерь оросительных вод на сброс, составляющих 1300 м³/га. Сравнительный анализ потерь показывает, что полив по бороздам-щелям снижает размеры потерь относительно контрольного варианта на 38%, а относительно полива через борозду - на 14%.

Результаты исследований объемов поступления грунтовых вод в корнеобитаемую толщу при различных количествах поливов и соответственно размерах оросительных норм также подтверждают зависимость их от влажности почв. Поэтому наибольшие объемы поступления грунтовых вод в корнеобитаемый слой получены в контрольном варианте. Здесь объемы поступления грунтовых вод в зону аэрации, установленные расчетным путем, составила 5350 м³/га (таблица 6).

Таблица 6. Водный баланс и затраты оросительных и грунтовых вод на единицу массы урожая кукурузы

Статьи баланса	Варианты (количество поливов)
	без полива (контроль)	1	2	3
Приход
Исходные запасы влаги, м^3/га	1470	1470	1470	1470
Осадки, м^3/га	695	695	695	695
Оросительная норма (брутто), м^3/га	0	1200	3300	5400
Поступление грунтовых вод, м^3/га	5350	4860	4130	3911
Итого:	7515	8225	9595	11476
Расход
Инфильтрационные потери, м^3/га	0	150	670	1340
Потери воды на сброс, м^3/га	0	100	480	710
Конечные влаги, м^3/га	1630	1690	2040	2270
Суммарное водопотребление, м^3/га	5885	6285	6405	7156
Итого:	7515	8225	9595	11476
Урожайность (биологическая), ц/га	35,6	48,3	75,8	104,7
Коэффициент водопотребления (затраты воды на центнер кукурузы), м^3/ц	165,3	130,1	84,5	68,3
Затраты оросительной воды на 1 центнер кукурузы, м^3/ц	0	24,8	43,5	51,6
Затраты грунтовых вод 1 центнер кукурузы, м^3/ц	150,3	125,5	98,0	89,0
Доля участия грунтовых вод от суммарного водопотребления, %	90,9	77,3	64,4	54,6

Результаты исследования и производственный опыт показывают, что при освоении засоленных или склонных к засолению орошаемых земель солевой режим почв можно оптимизировать преимущественно за счет создания нисходящих потоков влаги путем изменения размеров поливных норм и порога предполивной влажности корнеобитаемого слоя. Объемы инфильтрационных потерь оросительной воды и осадков возрастает по мере повышения порога предполивной влажности почв, размеров поливных норм и уменьшаются при увеличении глубины залегания грунтовых вод.

Таким образом, регулирования водно-солевого и пищевого режимов и сельскохозяйственного производства на орошаемых экосистемах может достигаться за счет разработки методов водосбережения, что имеет большое народнохозяйственное значение.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Почвы Казахской ССР. Почвы Джамбулской области. –Алма-Ата: Наука, 1967.-Вып. 7. -366 с.

2. Годовой отчет Шу-Таласской бассейновой инспекции по регулированию использования и охране водных ресурсов. – Тараз, 2006. – 283 с.

3. Кадастр мелиоративного состояния орошаемых сельхозугодий Жамбылской области. –Тараз, 2007. – 24 с.

4. Джумадилов Д.Д., Кожанов К.Ш., Бекбаев Р.К. Эколого-мелиоративная оценка водно-земельных ресурсов на орошаемых экосистемах в бассейне р.Талас-Аса //Материалы международной научно-практической конференции «Индустриально-инновационное развитие – основа устойчивой экономики Казахстана». – Шымкент, 2006. – С.357-360

5. Костяков Н.Н. Основа мелиорации.- М.: Сельхозгиз, 1951. - 751 с.

6. Айдаров И.П. Регулирование водно-солевого и питательного режимов орошаемых земель. – М.: Агропромиздат, 1985. - 304 с.