Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

В орошаемом земледелии Узбекистана хлопководство занимает особое место. Несмотря на серьезные достижения в развитии ирригационно-мелиоративных работ, опасность вторичного засоления орошаемых земель не снижается. Почвы из-за накопленных в большом количестве токсичных солей продолжает терять плодородие, а меры по борьбе с засолением оказываются недостаточными. Засоленные почвы на территории Узбекистана занимают огромное пространство, составляя значительную часть земельного фонда в таких важнейших сельскохозяйственных районах, как, например, районы хлопководства. Засоление, проявляющееся на орошаемых землях, обусловлено разными причинами, но независимо от его генезиса, засоление всегда отрицательно сказывается на росте и развитии растение и на свойствах самих почв. Оно разрушает структуру почв, ухудшает водно-физические, физико-химические и биологические свойства, влияет на микробиологическую активность и другие свойства и тем самым вызывает деградацию почв и гибель растений.

Низкие урожаи сельскохозяйственных культур на поливных землях обусловлены их сильным засолением. Установлено, что на слабозасоленных землях урожай хлопчатника по сравнению с незасоленными уменьшается на 20–30 %, на среднезасоленных – на 40–60 %, на сильнозасоленных – на 80 % и больше, а на полях сплошного сильного засоления (солончаках) хлопчатник погибает полностью. Большой ущерб орошаемым землям приносит пятнистое засоление, составляющее на орошаемых землях нередко до 30–40 %, а иногда до 50 % поверхности приходятся на долю солончаковых пятен с выпавшим хлопчатником.

В последние годы во многих хлопкосеющих районах, в частности Центральной Фергане, резко ухудшилось почвенно-мелиоративное и экологическое состояние орошаемых почв, поднялся уровень минерализованных грунтовых вод выше «критической» глубины, усилились процессы соленакопления, опустынивания, снизилось содержание органических веществ (гумуса) и элементов питания растений, плодородие и производительность орошаемых земель. Коренное нарушение природной среды, вызванное орошением, определило изменение гидрогеологических, гидрологических, геохимических и почвенных процессов и создало предпосылки для усиленного проявления вторичного засоления.

Анализ материалов исследований и производственного опыта в мелиорации показал, что причиной нарастающего засоления орошаемых почв является все ещё недостаточная сеть коллекторно-дренажных сооружений. Выход из строя значительной части скважин вертикального и горизонтального дренажа, ненормированное и неконтролируемое водопользование в течение длительного периода практически привело к повсеместному подъему уровня грунтовых вод с различной степенью минерализации на орошаемых почвах.

Успешное решение проблемы в настоящее время зависит от срочного проведения инвентаризации мелиорируемых земель для установления первоочередных объектов реконструкции и разработки соответствующих технологий, агромелиоративных мероприятий. Проблему засоления поливных площадей надо решать комплексно, борьбу с засолением почв надо вести круглый год, так как кроме ритмичной работы дренажа следует наладить правильные вегетационные поливы, от которых во многом зависит уровень залегания грунтовых вод и общее состояние поливных угодий.

Цель исследования: оценка основных свойств, степени засоления, эколого-мелиоративного состояния орошаемых почв Ферганской долины и разработка комплекса мероприятий, направленных на их улучшение.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования послужили орошаемые в различной степени засоленные типичные и светлые сероземы верхней части конусов выноса и гидроморфные лугово-сероземные, луговые, луговые аллювиальные и луговые сазовые почвы Ферганской долины, административно входящей в состав Ферганской, Андижанской и Наманганской областей Узбекистана.

Ферганская долина расположена в пределах пустынной зоны и сероземного пояса. От западных её окраин к востоку и от центральной оси долины в сторону горного обрамления развиты почти все типы и разновидности почв, встречающихся в пустынной и полупустынной зонах Средней Азии. В западной пустынной части территории выделяются в основном орошаемые луговые аллювиальные и луговые сазовые почвы, подчиненные распространение имеют пустынно-песчаные и такыровидные почвы [1, 2].

На территории, относящейся к пустынной зоне, выделяются два почвенно-мелиоративных района. Первый район – западный (главным образом Кокандская группа административных районов), с сазовыми лугово-оазисными и болотно-лугово-оазисными почвами, преимущественно со слабо- и среднезасоленными легкорастворимыми солями, легкосуглинистого в основном механического состава. Грунтовые воды здесь залегают на глубине 1–2,5 м и имеют слабую и среднюю степени минерализации. Второй район – территория собственно Центральной Ферганы, которая в прошлом служила приёмником сточных вод и была занята непроходимыми тугаями, болотами и озёрами, а также песчаными массивами, ныне развиты здесь луговые арзыковые и гипсоносные средне- и сильнозасоленные орошаемые и новоосвоенные почвы, относящиеся к категории трудно мелиорируемых. Грунтовые воды средне- и сильноминерализованные, залегают на глубине 1,5–3,0 м [3].

Центральная Фергана, представленная перифериями конусов выноса, межконусными понижениями, озерной пролювиальной равниной и песчаными массивами, характеризуется сложным мелиоративным состоянием земель, что обусловлено природно-историческими факторами – геоморфологическим устройством, литологическим строением, гидрогеологическими и почвенными процессами, а геоморфологические особенности долины заключаются в том, что для неё характерна своеобразная фациально-ландшафтная литохимическая зональность, что отличает её от предгорных и аллювиальных равнин. Литогеохимические зоны отражают регионально-специфические особенности долины [2].

Результаты исследования и их обсуждение

Ферганская долина является почти замкнутой межгорной тектонической впадиной, окруженной тремя кулисами горных возвышенностей, чем и объясняются все её природные особенности в том числе и галогеохимия почвенного покрова. Для неё характерна своеобразная фациально-ландшафтная литогеохимическая зональность, что отличает её от предгорных и аллювиальных равнин. Вся история развития долины представлена единым процессом привноса и отложения твердого стока, миграции и аккумуляции геохимических соединений.

Изучение почв и грунтовых вод Ферганской долины проводилось путем закладки почвенных разрезов, расположенных в линейных створах, пересекающих территории с юга на север и с запада на восток в вертикальном и горизонтальном направлении и охватывающих все основные геоморфологические элементы территории и направленные от предгорий – области питания грунтовых вод к равнине – зоне их выклинивания.

Общая площадь исследования, охваченная солевой съемкой, составляет 22904,7 га, из них Сох-Папском вертикальном направлении 5941,5 га, Вадил-Нанайском – 8292,2 га, и Ханабад-Бешарикском горизонтальном направлении 8671,0 га, протяженность створов составляет 80,2 и 245,0 км соответственно. В 86 опорных (основных) разрезах и около 30 пробах грунтовых вод проводились анализы водной вытяжки с определением в них HCO3, Cl, SO4, Ca, Mg, Na и плотного остатка, подсчитаны запасы легкорастворимых солей в толщах 0–30, 0–50, 0–100, 0–200 см.

Грунтовые воды Ферганской долины залегают на различной глубине, на территории распространения типичных сероземов она отмечается на глубине 10–20 м, светлых сероземов – 4–6 м, а в гидроморфных почвах Центральной Ферганы грунтовые воды обнаруживаются на глубине 0,5–2,0 м (табл. 1).

Анализ данных табл. 1 показывает, что грунтовые воды в луговых почвах Центральной Ферганы залегают на глубине 106–170 см, а минерализация их колеблется в пределах 2,395–3,605 г/л по плотному остатку, при содержании хлора 0,056–0,224 г/л. Грунтовые воды здесь характеризуются в основном сульфатным типом засоления. В качественном составе солей преобладает CaSO4, второе место занимает MgSO4, содержание токсичных солей в них варьирует в пределах 30–44 % от общего количества легкорастворимых солей.

Содержание водорастворимых солей в орошаемых почвах Ферганской долины в зависимости от литолого-геоморфологических, гидрогеологических и почвенно-климатических условий колеблется в очень широких пределах, от незасоленных вплоть до уровня сильнозасоленных почв и солончаков (табл. 2). По мере движения от верхней и средней части конусов выноса к её периферии наблюдается закономерное повышение количества солей и их запасов в толще почвогрунтов. Характер воздействия грунтовых вод на почвообразование (засоление) определяется минерализацией, зависящей от общеклиматических условий, характером водовмещающих пород и подвижности грунтового потока [2, 3].

Типичные сероземы, развитие в верхней и средней частях конусов выноса, где грунтовые воды залегают довольно глубоко (10–20 м) освобождены от заметных количеств легкорастворимых солей и лишь в местах контакта со светлыми сероземами представлены глубоко солончаковатыми и глубоко засоленными разностями. Эти почвы до глубины 100–120 см. практически не засолены, сумма солей не превышает 0,225–0,255 %, ниже этой глубины соли обнаруживаются в количестве 0,300–0,450 %. Тип засоления сульфатный (табл. 2).

Ниже пояса типичных сероземов развиты светлые сероземы, где грунтовые воды залегают 4–6 и более метров, засолены в различной степени и представлены глубоко солончаковатыми, солончаковатыми, редко солончаковыми разностями с содержанием солей от 0,300–0,330 до 0,460–0,650 %, при очень незначительном содержании хлора. Тип засоления сульфатный.

Лугово-сероземные (переходные) почвы отличаются более повышенным грунтовым увлажнением по сравнению с ранее описанными серозёмами, грунтовые воды залегают здесь на глубине 3–5 м. Для этих почв характерно преобладание засоления как слабой, так и средней вплоть до сильной степени с равномерным распределением засоления до глубины 1,5–2,0 м в данном примере (раз. 12) содержание солей составляет 0,645–0,920 %. Тип засоления сульфатный.

Вся территория Центральной Ферганы находится в гидроморфных условиях. Это группа почв (луговые, луговые аллювиальные и луговые сазовые почвы), где уровень грунтовых вод поднят выше критического (0,5–2 м от поверхности), развивается в условиях повышенного грунтового увлажнения, характеризуются средней, сильной и очень сильной степенями засоления вплоть до степени солончаков и довольно равномерным распределением солей всего 1,5–2,0-метрового слоя.

Содержание легкорастворимых солей по плотному остатку в верхних пахотных горизонтах группы луговых почв составляет от 1,270–1,350 до 2,905–3,205 %, т.е. максимальное количество солей сосредоточено в верхнем корнеобитаемом (0–50 см) слое. Описываемые почвы различаются не только глубиной залегания солевого горизонта, но и солевым профилем, у них часто встречаются два-три солевых горизонтов, характерных только для этих почв. Химизм засоления в луговых почвах сульфатный, а в лугово-аллювиальных и лугово-сазово солончаковых – хлоридно-сульфатный (табл. 2).

Особенности литолого-геоморфологического строения и гидрогеологические условия определили перераспределения по территории Ферганской долины солевых запасов и обусловили выделение районов с разным засолением, определяемым как реликтовыми, так и современными процессами соленакопления. Очень слабая сточность основной части территории и её горное обрамление способствовали формированию здесь постоянных геохимических потоков, выносящих и складирующих легкорастворимые соли в замкнутых бессточных депрессиях в зонах длительной аккумуляции солей. Аридной климат, определяющий современные биоклиматические особенности территории, способствует сохранению солевых запасов в элювиально-аккумулятивных ландшафтах (Центральная Фергана), особенно в гидроморфных условиях [4, 5].

Общие запасы легкорастворимых солей в изученных почвах долины колеблются в очень широких пределах и в двухметровом слое почвогрунтов содержатся от 72–103 до 417–710 т/га солей. Как видно из данных табл. 3, с продвижением с юга на север, от верхней и средней частей конусов выноса к периферии запасы легкорастворимых солей закономерно увеличивается и в 0–2-метровом слое в зоне распространения луговых почв достигают 700– 750 т/га, из них в верхнем корнеобитаемом слое (0–1 м) 330–360 т/га (табл. 3).

В географическом распространении почв и в их профиле ныне ясно прослеживаются результаты прошлых и современных перемещений и пространственной миграции геохимически активных соединений, как в зависимости от их растворимости, так и источников их поступления. Основными причинами широкого развития засоления территории являются: аридный климат, строение рельефа и гидрогеологические условия, а также история развития Ферганской долины и его горного обрамления.

Освоение слабо дренированных и сильно- засоленных равнин, а также высоких подгорных равнин вызвало подтопление нижележащих земель, всё это привело к нарушению природных геохимических потоков, изменению баланса солей в геохимических ландшафтах в сторону активизации процессов засоления и вовлечению в оборот реликтовых запасов солей. Кроме того, низкий технический уровень мелиоративных систем привел к большим нерациональным потерям оросительной воды, что также способствовало повышению уровня минерализованных вод на орошаемых массивах.

Господство монокультуры хлопчатника, увеличение площадей рисосеяния в течение длительного периода высокие оросительные нормы с учетом промывных поливов – все это также способствовало усилению вторичного гидроморфизма и вторичного засоления, на фоне вымывания питательных веществ из почв, их истощения, потеря плодородия, т.е. общей деградации орошаемых почв.

Заключение

Для улучшения мелиоративной и экологической обстановки в регионе необходимо осуществить комплекс мероприятий, включающий: реконструкцию мелиоративных систем с целью повышения коэффициента использования воды и эффективности работы дренажа, исключение или сведение к минимуму сброса коллекторно-дренажных вод в реки, уменьшение оросительных норм, улучшение качества оросительной воды, снижение уровня грунтовых вод, ликвидацию причин засоления почв.

Комплексная мелиорация должна быть направлена на сохранение и улучшение природного плодородия почв и экологических условий на орошаемых массивах и геохимически сопряженных ландшафтах с елью улучшения среды обитания человека