Бекбаев У.К., к.т.н.
Казахский научно-исследовательский
институт водного хозяйства, Тараз
ВОДОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОРОШЕНИЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА ДЕГРАДИРОВАННЫХ ЗЕМЛЯХ ЮЖНОГО
КАЗАХСТАНА
Анализ мелиоративного состояния
ирригационных систем показывает, что около половины орошаемых земель Южного
Казахстана подверглись засолению, осолонцеванию и потерям запасов питательных
веществ. В то же время, кроме засоления, причиной ухудшения мелиоративного
состояния орошаемых земель и снижения их продуктивности являются осолонцевание
и вспышка щелочности. Площадь деградированных почв (солонцеватых и щелочных)
составляет около 30% от орошаемого фонда. Отрицательными свойствами таких почв
является слитность и низкая водопроницаемость. Их орошение, как правило,
сопровождается увеличением продолжительности полива до 2-х раз и ростом расхода
оросительной воды на сброс до 30-50%. Развитие деградационных процессов
усилилось за последние годы в связи с резким снижением дренированности
орошаемых земель и ухудшением качества оросительных вод.
Для решения возникшей проблемы выполнены
исследования по изучению динамики мелиоративных процессов в корнеобитаемых
горизонтах почв, установлению параметров экологически безопасных технологии
орошения сельскохозяйственных культур, использования грунтовых вод на
субирригацию и повышения плодородия деградированных почв (солонцеватых и
щелочных) путем внесения фосфогипса.
Анализ экспериментальных данных показал,
что оптимизация элементов техники полива позволяет сокращать технологические
потери оросительной воды, повышать равномерность увлажнения почв, снижать
интенсивность питания грунтовых вод, уменьшать нормы водопотребления
сельскохозяйственных культур и повышать их урожайность [1, 2]. Усредненные
показатели оптимизированных элементов техники полива по бороздам и через
борозду приводятся в таблице 1.
Таблица 1 – Элементы техники полива по схеме 3:1 или
через борозду
|
Расстояние между бороздами, м |
Уклон |
Длина |
Ширина |
Глубина |
Поливная струя, л/с |
|
|
начальная |
измененная |
|||||
|
Среднесуглинистые почвы |
||||||
|
0,7 |
0,001-0,003 |
200-250 |
35-40 |
12-14 |
0,9-1,1 |
0,4-0,5 |
|
|
0,003-0,005 |
150-200 |
-«- |
-«- |
0,7-0,9 |
0,35-0,45 |
|
|
0,005-0,01 |
100-150 |
-«- |
-«- |
0,5-0,7 |
0,3-0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
0,001-0,003 |
250-300 |
40-45 |
14-17 |
1,0-1,2 |
0,5-0,6 |
|
|
0,003-0,005 |
200-250 |
-«- |
-«- |
0,8-1,0 |
0,4-0,5 |
|
|
0,005-0,01 |
150-20 |
-«- |
-«- |
0,6-0,8 |
0,3-0,4 |
|
Тяжелосуглинистые почвы |
||||||
|
0,7 |
0,001-0,003 |
250-300 |
35-40 |
12-14 |
0,8-1,0 |
0,35-0,45 |
|
|
0,003-0,005 |
200-250 |
-«- |
-«- |
0,6-0,8 |
0,25-0,35 |
|
|
0,005-0,01 |
150-200 |
-«- |
-«- |
0,4-0,6 |
0,2-0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
0,001-0,003 |
300-400 |
40-45 |
14-17 |
0,9-1,1 |
0,4-0,5 |
|
|
0,003-0,005 |
250-300 |
-«- |
-«- |
0,7-0,9 |
0,3-0,4 |
|
|
0,005-0,01 |
150-250 |
-«- |
-«- |
0,5-0,7 |
0,2-0,3 |
Для оптимизации элементов техники полива
применяются пробные поливы. Предположим, на контрольном участке (почвы
тяжелосуглинистые) при уклоне поверхности земли 0,003, длине борозды 400 м,
междурядье 0,9 м необходимо провести полив нормой 700-900 м3/га (при
поливе через борозду).
В опыте используют три борозды. В одну
подают предельный расход воды 1,1 л/с, в другие – соответственно 0,9 и 0,7 л/с.
По продолжительности добегания поливной струи до конца борозды устанавливают
норму добегания.
В первом случае
струя воды достигает конца борозды за 4,5 часа, норма добегания составит 235 м3/га.
Во втором – струя воды достигает конца борозды за 8 часов, норма добегания
составит 343 м3/га. В третьем случае струя воды достигает конца
борозды за 12 часов, норма добегания – 400 м3/га. Лучшим вариантом
считается тот, при котором норма добегания не превышает 50 % от заданной
поливной нормы, что соответствует второму случаю.
При
неудовлетворительных результатах (норма добегания не соответствует указанным показателям)
снова приступают к корректировке элементов техники полива. При норме добегания
выше принятых значений увеличивают поливную струю или уменьшают длину борозды.
Если окажется, что норма добегания ниже указанных значений, снижают поливную
струю или увеличивают длину борозды. Высокая равномерность увлажнения почвы по
длине борозды, минимальные сбросы оросительной воды обеспечиваются при поливах
переменной струей. Первоначально в борозду подается близкая к предельным
значениям поливная струя. После 4-5 часов
полива указанные расходы уменьшают на 30 % путем снижения горизонта воды во
временном оросителе. В бороздах, где продолжается сброс воды, расходы снижают,
а где струя воды не достигает конца поля, повышают. Этим приемом определяется
оптимальный расход воды в борозду, который соответствует впитывающей
способности почв и обеспечивает минимальные сбросы воды. В дальнейшем
корректировку расхода воды в борозды проводят через 5-6 часов полива. Это
обеспечивает снижение сброса оросительной воды с 15-20 до 5-10 % от водоподачи.
Уровень сокращения технологических потерь
оросительной воды на фильтрацию и сброс зависит от равномерности распределения
воды в поливные борозды путем устройства перепусков воды во временном
оросителе. Расстояние между перепусками (длина отсеков) зависит от уклона
поверхности земли и изменяется (обычно) от 15 до 25 м. При армировании
оголовков поливных борозд используют целлофановые салфетки (50х50 см), поливные
трубки, сифоны, щитки.
При традиционной технологии полива по
бороздам около 45 % поливной воды расходуется на технологические потери.
Половина этих потерь теряется на фильтрацию и обеспечивает устойчивое
рассоление почв и грунтовых вод. После их рассоления усиливаются процессы
снижения органики, разрушения агрономической структуры, уплотнения и слитизации
почв. Для стабилизации сельскохозяйственного производства на незасоленных
землях целесообразно использовать технологию полива через борозду (междурядье)
или по схеме 3:1 (три поливные, одна неполивная борозда). Такие технологии
обеспечивают сокращение потерь оросительной воды: на фильтрацию до 40 %, на
сброс и испарение до 1,5 раз. За счет снижения этих потерь можно улучшать
водообеспеченность орошаемых земель на 20-30 %, повышать их плодородие, за счет
замедления темпов разрушения органики и выноса подвижных форм питательных
элементов, обеспечивать рост урожайности сельскохозяйственных культур, при
существующих лимитах водоподачи.
Технологии полива через борозду или по схеме 3:1 высокотехнологичны.
Поливальщик легко передвигается по полю (сухим бороздам) и обеспечивает
своевременное перераспределение воды в борозды. Это улучшает качество полива и
условия работы дренажа, повышает равномерность увлажнения почв, уменьшает
затраты воды на получение единицы сельхозпродукции.
Другим не менее важным
фактором в системе водосбережения является использование дренажно-сбросных вод
для управления режимом грунтовых вод. Данный метод обеспечивает сокращение
расчетных размеров оросительных норм и норм водоотведения до 1,5-2,0 тыс. м3/га.
Управление дренажно-сбросным стоком обеспечивается строительством подпорных
сооружений (шлюзов-регуляторов) на открытой коллекторно-дренажной сети. Они
применяются на незасоленных и слабозасоленных землях, где минерализация
грунтовых вод не превышает 3 г/л.
Подпор
дренажно-сбросных вод в коллекторах осуществляют только в период нехватки воды
(июнь – август), когда грунтовые воды опускаются глубже 2 м. В остальные
периоды года коллекторно-дренажная сеть должна работать в свободном режиме,
обеспечивать водопонижение и рассоление почв. Кратковременное изменение режима
работы коллекторно-дренажной сети не приведет к усилению темпов вторичного
засоления почв. Невысокая стоимость капиталовложений (6-9 тыс. тенге/га) на
строительство шлюзов-регуляторов предопределяет эффективность данного
направления.
Рекомендуемые технологии водосбережения
снижают технологические потери и повышают стабильность производства
сельскохозяйственных культур. Однако в маловодные годы дефицит в воде
сохраняется, а нижние участки массивов орошения засоляются. Для коренного
изменения сложившейся ситуации необходимо ориентироваться на восстановление
системы скважин вертикального дренажа, которая способна повышать
водообеспеченность орошаемых земель, за счет магазинирования (накопления)
паводковых вод на орошаемых землях и их использования на орошение, а также
обеспечивать защиту гидроморфных почв от подтопления и засоления.
Литература
1. Вышпольский Ф.Ф., Мухамеджанов Х.В., Хе
Т.И. Рекомендации по стабилизации сельскохозяйственного производства в зоне
Арысь-Туркестанского канала. – Тараз, 2002. – 18 с.
2. Мелиорация и водное хозяйство
(орошение). Справочник. М. Агропромиздат, 1990 – 415 с