Среди зон орошаемого земледелия зона хлопководства занимает особое место, а в аридных районах нашей страны рост урожайности сельскохозяйственных культур наряду с природными факторами определяется и техническим уровнем действующих инженерно-гидромелиоративных систем, эффективностью использования орошаемых земель и мелиоративным их состоянием.

Бассейн р. Зарафшан (Самаркандская, Бухарская и Навоийская области) расположены в Туранской фации [1, с. 151], или провинции [2, с. 44–53], занимая центральную часть Средней Азии. На севере он граничат с Республикой Казахстан, на юге с Туркменской Республикой, на западе – Республикой Каракалпакстан, на востоке – с Казахской Республикой, Самаркандской и Кашкадарьинской областями Узбекистана [3, с. 351; 4, с. 52; 5, с. 48].

В настоящее время перед орошаемым земледелием стоят большие задачи по подъему урожайности сельскохозяйственных культур и увеличению его продуктивности. Избыточное засоление почв – это тот главный барьер, который на больших площадях не позволяет шагнуть от урожаев хлопка-сырца в 10–12 ц/га до нормальных величин 28–30 ц/га, от низкой окупаемости труда земледельцев к более высокой. Поэтому приемы и методы мелиорации засоленных почв, методы повышения их плодородия в связи с отсутствием до сегодняшнего дня ещё готовых стандартных рецептов коренного улучшения мелиоративного состояния почв требуют для каждых конкретных условий находить оптимальное решение, заключающееся в изменении их водно-солевого режима и баланса грунтовых вод и должны опираться на комплекс научных исследований, на результаты полевых наблюдений и экспериментов, а также обобщения опыта практики [6, с. 53–59].

Оптимальный (желаемый) водно-солевой режим засоленных почв достигает путем тщательного учёта природных особенностей территории: степени её естественной дренированности, засоленности почвогрунтов зоны аэрации, минерализованности и напорности грунтовых вод, механического состава и литологического строения грунтов зоны насыщения и др., сообразно с которыми определяется и проектируется тип дренажа (горизонтальный, вертикальный и комбинированный), вид промывок (капитальный или облегченный), тип режима орошения (все поливы должны быть промывными или разреженно промывными). При соблюдении этих положений создается оптимально-рациональный водно-солевой режим, обеспечивающий максимальное рассоление засоленных почв и опреснение грунтовых вод при минимальных затратах труда и дефицитной оросительной воды [7, с. 228; 8, с. 120; 9, с. 66–68].

Материалы и методы исследования

Объектом исследования служили орошаемые почвы бассейна р. Зарафшан, в пределах территорий Самаркандской, Навоийской и Бухарской областей, расположенные в различных литолого-геоморфологических, гидрогеологических, почвенно-климатических и ирригационно-хозяйственных условиях и заметно отличающееся между собой по строению рельефа, генезису почвообразующих пород, механическому и минералогическому составу, водно-физическим, физико-химическим, химическим, агрохимическим и мелиоративным свойствам, степеням интенсивности и общей направленности процессов засоления и расслоения, а также уровнем плодородия почв и др. [3, с. 351; 5, с. 48].

С учетом природных и антропогенно-хозяйственных условий выбраны опорные (ключевые) хозяйства, расположенных в десяти административных районах, по природным условиям и почвенно-мелиоративным свойствам характерных для обширной пустынной и полупустынной зонам Республики Узбекистан, а также для районов развитого орошения бассейна р. Зарафшана.

Цель исследования: изучить почвенно-мелиоративное состояние орошаемых почв бассейна р. Зарафшан с учётом природных условий и антропогенных факторов; выявить причины, закономерности формирования и географического распространения засоленных почв; оценить варьирование солевых показателей и изменения динамики водно-солевого режима на ключевых хозяйствах; установить региональные особенности соленакопления, интенсивность и направленность процесса засоления и рассоления почв; составить почвенно-мелиоративную карту бассейна р. Зарафшан на основе пластики рельефа; разработать научно обоснованные рекомендации по улучшению орошаемых почв.

Результаты исследования и их обсуждение

Основу методики исследований составляют сравнительно-географические и лабораторно-аналитические методы, методы «Ключевых плошодок и экспертно-аналитические оценки современного мелиоративного состояния орошаемых почв. Внедрен системно-структурный подход в изучении генезиса засоленных почв и использован при этом метод тщательного морфологического анализа земной поверхности вполне оригинальный – метод пластики рельефа территорий, дающей возможность не только охарактеризовать территорию по формам мезо- и микрорельефа, но и вполне аргументировано подразделить территорию по её генезису, пространственному проявлению и географическому распространению засоленных почв в условиях литолого-фильтрационной изменчивости водовмещающей среды, а также позволит вполне уверенно и высокой точностью осуществить почвенно-мелиоративные и гидрогеолого-мелиоративное районирование всей территории Зарафшанской долины [4, с. 52].

Описываемая территория в административном отношении, находится в Бухарской, Самаркандской и частично Навоийской областях. В связи со значительным перепадом высот среднегодовая температура колеблется в пределах 11,6–15,10, сумма эффективных температур в сероземной части – 2040–23300, в пустынной – 2530–28400, около половина зим (42–54 %) на светлых сероземах и 52–54 % в пустынной зоне относится к числу вегетационных. Период с температурами выше +100 в пустынной к сероземной зоне 200–225 дней.

Западной равнинной частью округ бассейна входит в центральную подзону, пустынной зоны, восточная – предоставлена сероземным поясом и в меньшей мере – поясом коричневых почв. В округе развито поливное земледелие на орошаемых типичных и светлых сероземах и луговых почвах сероземного пояса в верхнем отрезке долины (в пределах Самаркандской области) и на орошаемых луговых почвах пустынной зоны систематически промываемых – в нижнем отрезке бассейна (хлопок, люцерна, рис, пшеница, сорго, садово-виноградные и другие культуры). Широко также развито богарное земледелие, сосредоточенное на подгорных лёссовых равнинах преимущественно с типичными сероземами в восточной части округа.

Долину Зарафшана разделяют на четыре геоморфологических района, существенно различающихся по строению рельефа и характеру четвертичных отложений:

1) Самаркандская котловина,

2) Бухарская субаэральная дельта,

3) Каракульская субаэральная дельта,

4) Навои-Канимехский оазис.

Навои-Канимехский оазис занимает юго-западную окраину Зарафшанской котловины, ограниченной с юга отрогами Зарафшанского, а с севера – Туркестанского хребтов, в этой части носящих название Зерабулакских и Нуратинских гор.

Бухарская дельта (оазис) отграничена от Навои-Канимехского Хазаринской тесниной, врезанной в третичное отложения Автобачинского и Кзылтепинского плато. Он является первой субаэральной дельтой Зарафшана, рассматриваемой В.А. Ковдой [10, с. 381], как переходное образование между широкой аллювиальной равниной и дельтой. Протяженность этого оазиса около 80 км, максимальная ширина – около 50 км. Границами его служат: на востоке Хазаринская теснина, на юго-западе Джангарскаягорловина, на севере Кзылкум и Автобачинское плато, на юге и юго-западе – Куюмазарское, Кзылтепинское и Дауханское плато.

Каракульская дельта (оазис) расположена в меньшей по размерам и более молодой по возрасту [10, с. 381] собственно субаэральной дельте Зарафшана, развитой за Джангарской горловиной, врезанной в тело Каракульского плато. Оазис ограничен с северо-востока Каракульским плато с Джангарской горловиной, с севера – песками Кзылкум и Каракульским плато, с юга – запада песками Сундукли, примыкающими к третичной гряде, отделяющей долину Зарафшана от долины среднего течения Амударьи. Оазис открыт только на юго-восток к Денгизкульскому понижению (в прошлом озеру) к уровню которого, по-видимому, была сформирована Каракульская дельта. Это понижение ныне представляет собой огромную солончаковую впадину, являющуюся основным базисом для приёма дренажных вод.

Самаркандская котловина (оазис) начинается у выхода Зарафшана из узкой Пенджикентской долины. Ширина её на востоке 40 км, на западе – 10–15 км. В пределах её выделяют три террасы, не считая узкой (0,5–1 км) галечниковой и песчаной поймы. Ниже Самарканда Зарафшан разделяется на два русла – Акдарью и Карадарью, между которыми расположен остров Мианкаль. Около поселка Хатирчи в суженной части долины реки снова сливаются в один поток.

Громадная роль грунтовых вод во вторичном засолении почв орошаемой зоны Средней Азии, Зарафшанского бассейна в частности, установлена различными исследователями и сущность установленных положений сводится к тому, что поднимаемые орошением грунтовые воды служат неиссякаемым источником солей, которые в условиях местного жаркого и сухого климата капиллярными токами перемещаются в корнеобитаемые слои почв, приводя их к вторичному засолению [6, с. 53–59 ].

Исследования показали, что грунтовые воды среднего и нижнего течения р. Зарафшан в зависимости от условий рельефа, литолого-геоморфологического строения, степени и искусственной дренированности территорий и технического состояния гидромелиоративных систем, а также вида возделываемых культур залегают на различных глубинах, а минерализация их колеблется в широких пределах от пресных до сильноминерализованных (табл. 1).

Степень минерализации грунтовых вод на территории Навоийской и Бухарской областей сильно варьирует. В Навои-Канимехском оазисе она колеблется в основном от 2 до 10 г/л, в Бухарском от 1,6 до 10, 8 и Каракульском от 3 до 15 г/л, наиболее высокая минерализация характерна для Каганского и Каракульского районов Бухарской области, где на залежных и пустующих периферийных участках увеличивается до 20–50 г/л и более.

На интенсивно орошаемых массивах преобладают сульфатный и хлоридно-сульфатный типы минерализации, а на периферии, где грунтовые воды находятся в условиях замедленного стока, минерализация носит пестрый характер. Слабый отток грунтовых вод, близкое залегание их и интенсивный расход на испарение усиливают соленакопление в почвах, особенно в нижнем течении р. Зарафшан, и способствуют развитию многочисленных вариантов засоленных почв и солончаков.

Таблица 1

Глубина залегания, минерализация и химический состав грунтовых вод

Завышенные оросительные нормы (12–14 тыс. м3/га) применяемые до сих пор во многих хозяйствах областей в условиях слабой естественной и искусственной дренированности территории, способствовали довольно быстрому смыканию инфильтрационных поливных вод с грунтовыми и резкому подъему уровня последних и, соответственно, к интенсивному соленакоплению и, следовательно, к общему неблагополучному, мелиоративному состоянию орошаемых земель.

Уровень грунтовых вод тем не менее в результате искусственного дренирования территории частично удерживается ниже критической глубины (< 2,5 м). В то же время в основной части орошаемой территории под влиянием орошения в вегетационные периоды формируется второй уровень ирригационно-грунтовых вод, имеющих довольно повышенную минерализацию и создающий солончаковый процесс в почвах.

Рассматриваемые среднее и нижнее течения Зарафшана относятся к пустынной (Бухарская и Навоийская области) зоне и сероземному поясу (Самаркандская область), с жарким засушливым климатом, где естественно исторический процесс развития территории приводит к интенсивному накоплению солей в почвах, грунтах и грунтовых водах. Этому способствует соответственно большое разнообразие природных и ирригационно-хозяйственных условий орошаемой зоны областей, которые обусловливает значительное разнообразие как качественного и количественного состава солевых скоплений, так и интенсивности и общего направления процесса засоления почв.

Общие условия формирования грунтовых вод в значительной части изученной территории имеет почти застойный их характер, питания за счет инфильтрации из оросительной (гидрографической) сети и с орошаемых полей и потеря, главным образом, путем испарения и транспирации растениями определяя здесь направление солевого баланса.

Итак, анализами многочисленных данных установлено, что пестрота засоления в изученных орошаемых почвах наблюдается как по профилю почвогрунтов, так и в пространстве, проявляясь чередованием незасоленных (промытых) и слабозасоленных почв со средними, сильными, а иногда очень сильнозасоленными. Среди обследованных почв можно выделить все возможные варианты как по степени и типу засоления, так и по положению солевого горизонта (табл. 2). По глубине залегания солевого горизонта (солевого максимума), его мощности и степени засоления почвы представляют большое разнообразие, определяемое в основном литолого-геоморфологическими, гидрогеологическими, климатическими и почвенно-мелиоративными, а также ирригационно-хозяйственными условиями территорий [6, с. 53–59; 8, с. 120].

Среди изученных орошаемых луговых пустынных и сероземных почв, кроме обычных, широко распространенных солончаковых почв, выделяются солончаковатые и незасоленные почвы. Количество солей по профилю солончаковатых почв различное, чаще с несколькими максимумами второго порядка в слоях тяжелого механического состава. Отсутствие водорастворимых солей в некоторых солончаковатых почв до глубины 1,0–1,5 м объясняется их вымыванием промывными поливами и атмосферными осадками, а засоленные ниже этой глубины – капиллярным выносом (подъёмом) из грунтовых вод [3, с. 351; 5, с. 48].

Представленные в табл. 2 данные показывают, что содержание водорастворимых солей в орошаемых луговых почвах колеблется в очень широких переделах с содержанием легкорастворимых солей по плотному остатку от 0,1–0,2 % до сильнозасоленных с содержанием солей 2–3 %, нередко встречаются почвы, засоленные до степени солончаков (> 3,0 %). По содержанию легкорастворимых солей в пахотном горизонте описываемые почвы относятся в основном к средне- и сильнозасоленным, в значительной площади сероземного пояса встречаются почвы со слабой степенью засоления. Однако нередко наблюдаются солончаковые почвы пустынной зоны с содержанием солей от 3 до 7–8 %, при содержании хлора 1,2–1,4 и сульфатов 1,0–1,3 %. При содержании солей 8,750 % количество хлора составляет 2,786 % (разр. № 27).

По характеру засоления изученные луговые почвы в основном хлоридно-сульфатные, сульфатные, нередко сульфатно-хлоридные. Хлоридно-сульфатный тип засоления, характерный обычно для слабо и среднезасоленных почв, остается таким же и при сильном и очень сильном их засолении (табл. 2). Большое разнообразие представляют описываемые почвы и по качественному составу солей. При низких степенях засоления почв основное место принадлежит сульфатам кальция, магния и натрия, в меньшей мере хлоридам натрия и бикарбонатам кальция. С повышением засоления сульфатный и хлоридно-сульфатный типы засоления переходят в сульфатно-хлоридные, соответственно в составе солей преобладает хлористый натрий [7, с. 228; 8, с. 120; 10, с. 381].

Заключение

1. Сложные литолого-геоморфологические и гидрогеологические, климатические, почвенно-мелиоративние условия накладывали в исследованной территории существенный отпечаток на почвенный покров, в результате сформировались своеобразные сероземные и пустынные почвы, характерные для бассейна р. Зарафшан. В её пределах имеются разновозрастные аллювиальные террасы, подгорные равнины, конусы выносов, современные и древние дельты, останцовые плато и возвышенности, широкие депрессии равнин, резко отличающиеся по условиям и типам соленакопления и характеру вторичного засоления в связи с орошением.

2. Сложность геологического и литолого-геоморфологического строения территории вызвало чрезвычайное разнообразие её гидрогеологических условий. Грунтовые воды в различных по давности освоения и строению территориях имеют разные источники питания, глубину залегания, минерализацию, химизм засоления почв и др. Гидрогеологические условия здесь способствуют тому, что образовавшиеся подземные воды, а также большое количество поверхностных поливных вод не имеют достаточного оттока и расходуются главным образом на испарение и транспирацию, что создаёт предпосылки для развития солончакового процесса, особенно интенсивно на слабодренированных землях.

3. Неудовлетворительное мелиоративное состояние орошаемых почв в преобладающей части территории долины р. Зарафшан объясняется во многом, существенными недостатками в эксплуатации оросительной, особенно коллекторно-дренажной сети. Техническое несовершенство гидромелиоративных систем, ненормированное и неконтролируемое водопользование вызывает огромный перерасход пресной воды. Солевой баланс на бездренажных и недостаточно дренированных землях меняется с каждым годом в неблагоприятную сторону соленокопления, что связано с испарением близких к поверхности минерализованных грунтовых вод.

4. Орошаемые почвы бассейна р. Зарафшан засолены в различной степени с преобладанием среднего и сильного засоления в Бухарской области и слабым, средним, местами сильным засолением в Навоийской и Самаркандской областей. Мелиоративное благополучие орошаемых земель в орошаемой части исследованной территории неустойчивое, т.е. на этих землях грунтовые воды остаются средне (3–10 г/л) и сильно (> 10 г/л) минерализованными.