Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

По географическо-геоморфологическому расположению, природным условиям, литологическому строению, гидрогеологическим и климатическим условиям и по своему геоэкологическому описанию Ферганская долина резко отличается от других регионов Узбекистана (Зеравшанская долина, Мирзачул, Джизакская пустыня и др.). На сегодняшний день обоснование характеристик орошаемых почв и основных почвообразующих факторов с точки зрения их геоэкологического формирования является одним из актуальных вопросов.

Рельеф Центральной Ферганы сложен и делится на три генетических типа, эрозионно-аккумулятивный, аккумулятивный и эолово-аккумулятивный [1, 2]. Это свидетельствует об универсальном влиянии климатического фактора на почвообразующие факторы региона. Детальное изучение геоэкологического состояния орошаемых почв: механического состава гидроморфных почв, их агрохимического состояния, степени химического засоления – на данный момент актуально с научной и практической точек зрения.

Орошаемые почвы пустынной зоны Ферганской долины за последние периоды своего развития формировались под влиянием грунтовых вод, которые расположены в изученных массивах на глубине 1–2 м и имеют ирригационно-аллювиальный режим. В свою очередь, можно отметить, что среди орошаемых почв Центральной Ферганской долины по своей площади доминирующими являются луговые, лугово-сазовые и лугово-аллювиальные почвы. Оросительный водный режим, своеобразное строение почвенного профиля, то есть поверхностные горизонты почв состоят из супесей и легких суглинков, и, наоборот, нижние горизонты состоят из чередующихся суглинистых и тяжелосуглинистых слоев, обладающих плохой водопроницаемостью. Земледельческая культура обусловила уникальное распределение почвенных видов в этом регионе. Эффективное использование земель, имеющих различную степень и химическое засоление, минерализацию фильтрационных вод, а главное, восстановление и сохранение плодородия почв, систематическое повышение урожайности сельскохозяйственных культур считаются актуальными задачами на сегоднящний день и требуют проведения исследований по геоэкологическому состоянию данного региона.

Цель и задача исследования заключаются в оценке основных свойств, эколого-мелиоративного состояния, степени и типа засоления гидроморфных почв, минерализации грунтовых вод и разработке научно обоснованных мелиоративных мероприятий, направленных на их эффективное улучшение.

Материалы и методы исследования

С целью изучения свойств и мелиоративного состояния гидроморфных почв, распространенных в Ферганской области, в рамках наших исследований были отобраны почвенные образцы по генетическим горизонтам, а также образцы грунтовых вод.

В исследованиях были использованы методы картирования засоленных почв, сравнительно-географические, сравнительно-геохимические, лабораторно-аналитические и камерально-аналитические методы. Отбор почвенных образцов и лабораторно-аналитические работы выполнены на основе методов, указанных в пособиях «Методы агрохимических, агрофизических и микробиологических исследований в поливных хлопковых районах», а также «Руководство к проведению химических и агрофизических анализов почв при мониторинге земель» НИИПА, математически-статистический анализ полученных данных выполнен дисперсионным методом Б.А. Доспехова [3–5].

Результаты исследования и их обсуждение

В рамках проекта (2012–2014 гг.), проведенного в Центральной Фергане НИИ почвоведения и агрохимии по теме «Оценка почв Ферганской долины с учетом генезиса засоления и региональных особенностей, разработка систем мероприятий, направленных на улучшение эколого-мелиоративного состояния и восстановление и повышение их продуктивности», проводились научно-исследовательские работы на орошаемых землях.

В настоящее время проблема засоления почв во многих странах становится тревожным явлением, ущерб, который засоление может нанести народному хозяйству, очень серьезен, так как урожайность хлопка уменьшается на 20–30 % на слабозасоленных землях, на 40–60 % на среднезасоленных землях, на участках сильного засоления на 80 % и более, а на участках очень сильного засоления всходы хлопчатника погибают при первом же поливе. Основной причиной этого является накопление большого количества ядовитых солей в корнеобитаемом слое почвы и их «ядовитое» действие на растения. Исследуемый район, Ферганская долина, окружен высокими горами и находится в почти замкнутой межгорной тектонической впадине, и во многих литературных источниках широко освещается тот факт, что от него зависят все природные особенности района, в том числе и геоэкологическое состояние почвенного покрова [6, 7].

Изучение почв и подземных вод Ферганской долины было проведено и ранее некоторыми учеными. В наших исследованиях на отобранных почвенных участках мы выбрали створы в линейных плоскостях, пересекающих выбранные районы в вертикальном и горизонтальном направлениях с юга на север и с запада на восток [8, 9].

По данным Центра гидрометеорологии при Кабинете министров Республики Узбекистан (2005–2020 гг.), в западных и северных районах области среднемноголетняя температура воздуха метеостанции Коканд составляет +14,7 °С (+13,8+15,2 °С), в южной и восточной частях на метеостанциях «Кува» и «Фергана» было +14,5; +14,8 °С (+13,7+15,1 °С). Период теплых дней составил в среднем 286–293 дня, а сумма полезных температур наблюдалась в интервале от +2860 до +2930 °С. Следовательно, такое количество полезной температуры подходит для выращивания хлопка, озимых и яровых зерновых, бобовых, большинства овощей, бахчевых, сладких сортов фруктов, винограда и других сельскохозяйственных культур.

Среднее количество холодных дней по температуре почвы составляет 100 дней в районе метеостанций «Фергана» и «Кува», а метеостанции «Коканд» – 110 дней. Такое положение можно объяснить, во-первых, тем, что районы вокруг Коканда в основном равнинные, а во-вторых, в орошаемых площадях грунтовые воды близки к поверхности по сравнению с Ферганским и Кувинским регионами (табл. 1).

Таблица 1

Метеорологические данные (средние многолетние, 2005–2020 гг.)

Основная часть осадков (60–65 %) из атмосферы приходится на весенние и зимние месяцы (127–200 мм, в отдельные годы 97–278 мм), а в летние месяцы осадков практически не наблюдается (табл. 1). Тот факт, что осадков очень мало в течение вегетационного периода, показывает, что влияние их в регионе на почвенный профиль очень мало.

Количество дней с сильным ветром (скоростью более 15 м/с) в течение вегетационного периода в северо-западной части в среднем составляет 50 дней (в основном вокруг Коканд-Бешарыкского района), что существенно сказывается на выращиваемых сельскохозяйственных культурах. В этих районах сильный эоловый процесс существенно влияет на перемещение песчано-пылевых фракций разной крупности и формирование почвенного профиля.

В формировании почвенного покрова и профиля большую роль играет климатический фактор, определяющий взаимосвязь и уровень активности «почвообразующих факторов» – материнских пород, растительности и др.

Механический состав почв. Верхний, пахотный слой орошаемых лугово-аллювиальных, луговых, лугово-сероземных и лугово-сазовых почв массивов территории, выбранных по створам, по механическому составу состоит из супесей, легких, средних и тяжелых суглинков, и содержание в них частиц физической глины (< 0,01 мм) варьирует от 11,8–19,1 % до 50,3–69,6 %, содержание илистых частиц (< 0,001 мм) от 1,0–1,6 % до 11,4–15,8 %. Среди механических элементов преобладают частицы мелкого песка (0,01–0,05 мм) и крупной пыли (0,05–0,01 мм).

Агрохимические свойства почв. Содержание гумуса в верхнем, пахотном горизонте орошаемых почв описываемых массивов составляет 0,96–1,81 %, в подпахотном горизонте 0,62–1,32 % и уменьшается вниз по профилю до 0,16–0,32 %. Содержание валового азота в верхних горизонтах составляет 0,059–0,098 %, фосфора – 0,260–0,360 %, общего калия – 1,130–1,870 %. По количеству подвижного азота (N–NO3) и фосфора почвы относятся к очень низко и низко обеспеченным группам почв, а по содержанию обменного калия к средне (200–300 мг/кг) и повышенно обеспеченным (300–400 мг/кг). СО2 карбонатов распределены в почвах неравномерно и варьируют в пределах от 5–6 до 8–9 %.

Емкость поглощения и состав поглощенных оснований почв. Относительно высокое содержание натрия в емкости поглощения создает щелочную среду в почвах и приводит к образованию в почвенном растворе вредной для растений соли Na2СO3 (сода). В почвах массива «Мулкобод» Дангаринского района отмечена сравнительно низкая емкость поглощения: в 100 г почвы составляет 5,47–6,84 мг-экв относительно почв других массивов: «Дустлик» Фуркатского района – 10–16 мг-экв. Почвы массива «Хонобод» Язъяванского района в этом отношении занимают промежуточное положение (9–12 мг-экв). В составе поглощенных катионов количество кальция по отношению к сумме катионов составляет 43–61 %, магния – 35–53 %, калия – 0,88–6,72 % и содержание поглощенного натрия составляет 1,35–6,73 %. Все изученные почвы относятся к несолонцеватой почвенной категории, в профиле некоторых разрезов наблюдаются слабосолонцеватые засоленные (> 5 мг-экв) горизонты (натрий 5–7 мг-экв).

Состояние, основные параметры, химический состав подземных грунтовых вод. Глубина залегания грунтовых вод орошаемых почв массивов Центральной Ферганы в период вегетации составляет 100–170 см, воды в основном в слабой (1–3 г/л) и средней (3–10 г/л) степени минерализации, общее количество солей по сухому остатку варьирует от 1,640–2,830 до 5,100–8,571 г/л и только в разрезе 21 составляет 11,930 г/л, из них количество ионов хлора 0,070–0,270 г/л. Химизм (тип) засоления во всех случаях состоит из сульфатного типа, в части катионов в основном натрий-кальциевый и магниево-кальциевый.

В условиях Ферганской долины (особенно Центральной Ферганы), дренируемой естественным и искусственным путем, в результате многолетнего высокогорного орошения поднялся уровень грунтовых вод, что, в свою очередь, привело к активному накоплению солей в орошаемых слоях почвы и, как следствие, к ухудшению эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель. Состояние подземных вод носит сезонный характер, после окончания вегетационного периода типичная для района глубина уменьшается до 2–2,5 метров, в вегетационный период она составляет 0,5–1,5 м, а в сентябре-октябре колеблется в районе 105–170 см.

По составу водной вытяжки орошаемые луговые почвы массива «Ханабад» Язъяванского района засолены в слабой и средней степени, и можно заметить, что слабозасоленные почвы засолены хлоридно-сульфатным, а среднезасоленные площади сульфатным типом засоления. Содержание легкорастворимых солей в генетических горизонтах варьирует от 0,115 до 1,425 % (табл. 2).

Среди анионов, как правило, доминирует ион сульфата, а ионы бикарбоната и хлора находятся в последующих местах, и можно отметить, что содержание гидрокарбонатов выше хлор иона в среднезасоленных горизонтах.

Таблица 2

Содержание легкорастворимых солей и химический состав изученных гидроморфных почв

Среди катионов, как правило, доминируют ионы кальция, ионы натрия хотя и уступают по содержанию кальцию, но их количество всегда выше ионов магния.

Содержание легкорастворимых солей в орошаемых лугово-сазовых и лугово-аллювиальных почвах массива «Мулкабад» колеблется в больших пределах и составляет от 0,235 до 3,205 %. Встречаются почвы от незасоленных и слабозасоленных до очень сильно засоленных. Но, в отличие от массива «Ханабад», в массиве «Мулькабад» сильно и очень сильнозасоленные горизонты хлоридно-сульфатного типа засоления.

А незасоленные и слабозасоленные горизонты сульфатного тип засоления. Среди анионов, как и в других массивах, преобладают ионы сульфата и колеблются от 0,123 до 1,691 %. Содержание хлор-ионов колеблется от 0,014 до 0,273 %. Бикарбонат-ионы содержатся в пределах 0,018–0,030 %. Среди катионов содержание кальция колеблется в пределах 0,02–0,095 %, магния 0,018–0,051 %, а натрия – 0,024–0,027 % (табл. 2).

Заключение

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что согласно геоэкологическому описанию изученных гидроморфных почв процессы соленакопления возникли в результате природных и антропогенных воздействий, и в этом процессе важную роль играет оросительное земледелие.

Состояние подземных вод носит сезонный характер, и после окончания вегетационного периода типичная для изученных массивов глубина залегания снижается до 2–2,5 м, в вегетационный период она составляет 0,5–1,5 м, а в сентябре-октябре колеблется в районе 105–170 см.

Содержание общих легкорастворимых солей колеблется в больших пределах, что объясняется слабой естественной дренированностью, природно-климатическими условиями и интенсивностью использования водных и земельных ресурсов.

Поэтому для повышения продуктивности орошаемых почв изученных массивов требуется комплекс агротехнических и агромелиоративных мероприятий. Развитие ресурсосберегающих и высокоэффективных методов орошения в районе будет иметь положительные результаты в будущем, так как это приведет к снижению уровня грунтовых вод до и ниже критического.