Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

Самаркандская область расположена в центральной части республики в верхней части Зеравшанской долины. Основными направлениями деятельности являются хлопководство, зерноводство и садоводство. Более 370 000 га земель в регионе орошаются, и его климат значительно различается в геологических, геоморфологических и гидрологических условиях. В разных странах мира было собрано много сведений о свойствах почв, которые были изменены и в положительную, и в отрицательную стороны под воздействием водохранилищ, рек и канал. Такие предки, как аль-Хорезми, Ахмед Фаргони, Беруни, Носир Хисрав, Махмуд Кошгори, Замахшари, Мухаммад Нажиб Бакрон, внесли большой вклад не только в развитие таких наук, как математика, геология, география, астрономия и язык, но также развили науки о почве и воде в IX–XIII вв.

В 1950-х гг. орошаемое земледелие развивалось беспрецедентными темпами и тысячи гектаров земли были усвоены. В то же время были построены крупные промышленные центры, а площадь орошаемого земледелия была расширена. В результате спрос на воду увеличился. Однако несоблюдение правил и норм полива, недостаточное внимание к коллекторным сетям во многих обрабатываемых районах привело к повышению уровня грунтовых вод, засолению почвы, заболачиванию и эрозии. Орошаемая плодородная почва стала уступать засоленным почвам из-за неполных методов разработки и реализации мер против них. Неадекватное рассмотрение естественных законов и несоблюдение научно обоснованных рекомендаций привело к вышеуказанным негативным процессам в результате орошения, выщелачивания, удобрения, агротехники и так далее и даже сегодня в некоторых областях этот негативный процесс продолжается.

Целью исследования является изучение гидрогеологического состояния почв средней части реки Зарафшан и ее управление.

Самаркандская область также играет важную роль в развитии сельского хозяйства в Республике Узбекистан. В 1907–1912 гг. была разработана отдельная программа по рекультивации засоленных почв в различных районах Мирзачульской и Зеравшанской долин, и по этой программе необходимо было изучить работы по строительству борозд на разных глубинах и расстояниях, распространению засоленных почв и борьбе с ними, и на основе этих решений было проведено и проводится много научных исследований.

Материалы и методы исследования

Полевые и лабораторные опыты проведены методическими руководствами на основе «Методы агрохимических, агрофизических и микробиологических исследований на хлопковых почвах», «Руководство по химическому анализу почв», «Методические указания по химическим и агрофизическим методам почвенного анализа».

Р.К. Кузиев на основании исследований, проведенных в Самаркандской области, пришел к выводу, что профили светлых и типичных серозёмов, развитых как серозёмно-оазисные почвы, очень близки по составу и содержанию солей, а разница между ними минимальна [1]. Ученые занимаются гидрогеологическими условиями и рельефом средней части реки Зарафшан с 1920-х гг. Например, в 1924 г. первая экспедиция была организована под руководством А.М. Кульчицкого в составе: А. Кадыров, Н.В. Гусева, Ю.А. Отакулова [2, 3]; было проведено научное исследование, и они пришли к выводу, что низменный район Зарафшана состоит из аллювиальных равнин с небольшим накоплением водорастворимых солей или его отсутствием из-за хороших гидрологических и геоморфологических условий подземных вод. Однако по мере удаления от реки поток подземных вод замедлялся, а образование углеводородных отложений в почве и грунтовых водах приводило к карбонатно-магниевому засолению. Информативным индикатором состояния донных отложений является количество фосфора в них, где он связан с органическими веществами и накапливается сопряженно с оксидами металлов. Его количество в водохранилище «Gargalheiras» в Бразилии составляло от 5 мг / кг-1 до 349 мг / кг-1, а в водохранилище «Cruzeta» – от 12 мг / кг-1 до 371 мг / кг-1 [4]. Определение качественного состава отложений в водных источниках имеет большое значение в управлении водными ресурсами [5].

Результаты исследования и их обсуждение

В этой ситуации Самаркандская низменность долгое время была оазисом орошаемого земледелия и в то же время речные и прилегающие источники также использовались в сельском хозяйстве, что привело к снижению засоленности. Тем не менее грунтовые воды начинают приближаться к поверхности.

Интерпретация этого процесса может быть замечена в некоторых областях региона по количеству поливной воды и количеству солей, принесенных с ними (табл. 1). Например, Каттакурганский район получает воду в среднем 365–370 млн/м3 год на орошение с общим содержанием соли 0,39 %, из которых ион хлора составляет 0,02–0,03 % и ежегодно в почву поступает от 10 до 11 тыс. т соли, а сброс составляет 5–8 тыс. т. Это означает, что в слоях почвы ежегодно остается около 2–5 т соли, основной причиной этого процесса является низкий уровень течения подземных вод, который составляет 107–109 млн/м3, а количество поливной воды в 3–4 раза больше. Значит, включая процессы физического испарения почвы, при увеличении с накоплением влаги в слоях почвы, также количество солей увеличивается и процесс засоленность почвы увеличивается.

Помимо образования подземных вод, а также склонов и оврагов, вытекающих из горных хребтов Зеравшан и Туркестан, ирригационные системы в каналах и их проникновение в почву являются дополнительными факторами. Почти во всех орошаемых районах в Самаркандской области подземные воды приближаются к поверхности с сильным накоплением подземных вод, особенно в орошаемых районах Каттакурганского района. В восточной части Каттакурганского водохранилища, где проводились научные исследования, водохранилище играет важную роль в формировании подземных вод, которое является третьим по величине и объему в республике и по воздействию на окружающую среду в 3–4 раза сильнее, чем другие водохранилища. Это водохранилище было построено и введено в эксплуатацию в 1941–1952 гг. с целью повышения эффективности сельского хозяйства, водоснабжения и улучшения орошаемых земель в оазисе Зарафшан. В то время она была заполнена водой Кара-Дарья и дополнительная вода подавалась из специальных ирригационных устройств с левого берега реки Зарафшан. Благодаря строительству этого источника было улучшено водоснабжение на 390 000 га и 65 000 га земли были усвоены.

Текущая мощность Каттакурганского водохранилища составляет 818,23 млн/м3, из которых 2,90 м3/с используется для орошения, однако в настоящее время используется 4,20 м3/с воды из этой емкости. Увеличение потребления воды оказывает негативное влияние на водно-солевой режим окружающей почвы.

Кроме того, почвообразующие породы вокруг водохранилища подвержены засолению из-за лёссовых и лёссовидных отложений. Из-за широкого использования сельскохозяйственных угодий в этом районе, несоблюдения правил и норм орошения уровень грунтовых вод увеличился из-за водохранилища, серозёмная почва превратилась в серозёмно-луговые, луговые и лугово-болотные почвы и образовались в различной степени засоленные почвы, даже происходят оползни возле водохранилища. В настоящее время увеличение емкости и уровня водохранилищ в течение многих лет затрагивало тысячи гектаров земли, оказывая влияние на воду и изменяя окружающую среду и почвенный покров. В частности, в результате негативного влияния Каттакурганского водохранилища на агрохимические, агрофизические и на мелиоративное состояние окружающей почвы, также на водный и солевой режим, в почвенном покрове увеличивается избыточная влажность и снижается уровень ее плодородия. В связи с этим одним из наиболее актуальных вопросов современности является глубокое изучение изменений в почве местности под воздействием водохранилища, анализ его особенностей и предотвращение негативных изменений почвенного покрова.

В Самаркандской области земельный фонд для сельскохозяйственных угодий составляет 1505 300 га или 7,38 % от общего земельного фонда. Из них 309,5 тыс. га используются в интенсивном сельском хозяйстве, площадь орошаемых и богарных земель составляет 182,9 тыс. га.

С некоторыми положительными изменениями в слоях почвы в результате правильной ирригации и при внесении удобрений, проводимых для развития сельского хозяйства на этих почвах, также происходят и негативные процессы, такие как снижение плодородия почв за счет образования подземных вод, их близости к поверхности почвы, засоления, эрозии и уплотнения почв. Это связано с тем, что под влиянием только одного водохранилища повышается уровень грунтовых вод до Карасу. Например, подземные воды колеблются в пределах 1–1,5 м вокруг водохранилища, что само по себе указывает на то, что поток подземных вод практически отсутствует (табл. 2).

Из таблицы видно, что в 2017 г. только в Каттакурганском районе уровень грунтовых вод 0–1 метра составлял 0,438 га, а в 2018 г. этот показатель составлял 0,470 га. Однако глубина грунтовых вод на глубине 1–1,5 м упала с 1374 до 0,380 га. Это означает, что в среднем 1000 га в год подвергаются воздействию подземных вод до 0,5 м (табл. 2).

Такие показатели очень низкие в Джамбайском, Иштиханском и Нарпайском районах. Причиной такого повышения уровня воды в Каттакурганском районе является то, что его можно рассматривать только как водохранилище. В диапазоне от 50 м до 2 км к западу от водохранилища уровень подземных вод не превышает вышеуказанного. Это, в свою очередь, влияет на их уровень минерализации.

Если мы проанализируем химизм грунтовых вод этой области, уровень минерализации коллекторно-дренажных и водохранилищных вод расположенный в этой зоне, состав и баланс грунтовых вод, образующихся в слоях почвы, выглядит следующим образом: соли карбоната магния осаждаются в относительно верхних слоях, так как они хорошо растворимы в воде.

Наши исследования также показывают, что, за исключением района Каттакурганского водохранилища, минерализация подземных вод не очень высока в большинстве районов и представляет собой в основном засоление гидрокарбонатного типа. Содержание грунтовых вод в серозёмных почвах, распространяющихся вокруг третьей террасы реки Зарафшан, составляет 0,678–0,836 г/л и не засолено. В западной части региона, в основном в районах со светлыми серозёмными почвами, подземные воды слабо минерализованы, 1,22–3,95 г/л (по сухому остатку), образуя сульфатное засоление.

Подземные воды в наших районах исследований варьировались от 0,4 м до 3–3,5 м. Такая непосредственная близость подземных вод в основном обусловлена поглощением воды из Каттакурганского водохранилища, как упоминалось выше, и их добавлением к потоку подземных вод, а режим подземных вод нарушается под воздействием водохранилища.

Уровень минерализации р. Зарафшан колеблется в пределах 0,87–1,25 г/л в течение года, в среднем 1,2 г/л, но это количество воды поступает в почву, а утечка солей через дренажи составляет около 3,8 г/л. Этот показатель даже достигает 4,7 г/л в подземных водах. Эта ситуация одинакова как для ионов хлора, так и для сульфат-ионов по всему оазису, т.е. почти в три раза уровень минерализации воды, поступающей в оазис, высвобождается через коллектор-дренаж. Таким образом, известно, что роль почвообразующих пород, внутренних выветриваний и особенно орошаемой воды в накоплении солей в почве очень велика. Поэтому при оценке мелиоративного состояния почв, даже не засоленных почв, деятельность коллекторно-дренажных сетей напрямую связана с управлением этими процессами.

Попадание солей через поливную воду является одной из причин засоления почвы. Засоление происходит не только через минерализованную воду (1–3 г/л), но и из обычной (0,5–1 г/л) поливной воды. Ирригационная вода, естественно, также приносит большое количество растворенных солей в ее направлении. Химический состав солёной воды в основном хлоридно-сульфатный, в некоторых местах сульфатный. Вода из коллекторно-дренажных сетей слабо засолена. Ежегодное накопление соли в водоеме в среднем составляет 109 т/га. 33–35 % водорастворимых солей выбрасывается с территории через коллекторно-дренажные сети. Их количество в среднем составляет 35–37 т/га. Этот годовой объем составляет 71–73 т/га и в основном выводится промывкой почв. В целом в объектах исследований, в оазисных геосистемах наблюдается накопление солей в почвах. Для проверки гидрохимического состава воды, поступающей в водохранилище с разных направлений, и воды, собранной в водохранилище, были взяты отборы проб воды от Зарафшана до водохранилища (станция 1) на высоте 300 м над платиной, от западной части (станция 4) до юго-восточного потока (станция 5), и во время исследования воды было установлено, что количество водорастворимых солей и питательных веществ варьировалось в разной степени.

Воды Каттакурганского водохранилища в основном представляют собой гидрокарбонат кальция с уровнем минерализации 340–350 мг/л.

В результате воздействия этого водохранилища на окружающие почвы, их подавления со всех сторон, в результате поглощения воды в русле реки и под землей и сильного испарения на поверхности почвы накапливаются относительно сильные минерализованные воды, достигающие 360 мг/л, особенно в июле, только весной и скорость их минерализации несколько уменьшается под влиянием атмосферных осадков. Следует также отметить, что из-за относительно сильной минерализации подпочвенной влаги, впитываемой в почвы вокруг водохранилища, засоление почв является высоким и происходит быстро.

Например, в марте-апреле уровень минерализации в большинстве частей водохранилища практически одинаков, то есть у поверхности и дна водохранилища этот показатель частично повышен с июля по ноябрь. Это означает, что состав водохранилища увеличивает минерализацию, особенно в периоды сильного испарения влаги в водохранилище, сильных ветров, в результате которых они влияют на почвенный покров вокруг водохранилища. Этот процесс также можно наблюдать по изменению количества катионов и анионов в водохранилище в течение года.

Заключение

В заключение следует отметить, что основной причиной изменения гидрогеологических условий оазиса Зарафшан является: деятельность р. Зарафшан и ее химический и минералогический состав, также из-за воздействия поливной воды на существующие водохранилища в регионе, движение подземных вод значительно ближе к поверхности, вызывая накопление вредных для растений солей в слоях почвы.