science-review.ru
Введение
В стратегии развития сельского хозяйства Республики Узбекистан на 2020–2030 годы определены важные задачи по поэтапной специализации районов на производство определенных видов продукции, исходя из сложившихся навыков земледелия, почвенно-климатических условий и водообеспеченности. Важное значение придается обеспечению высокой урожайности, экспортной ориентированности и концентрации сельхозкультур на компактных участках. В этом контексте особое значение приобретает разработка мероприятий по рациональному использованию земельных ресурсов, сохранению и повышению плодородия почв и улучшению их экологического и мелиоративного состояния [1].
Засоленные почвы широко распространены в Казахстане, Западной Сибири, республиках Средней Азии, Нижнем Поволжье, Южной Украине, Азербайджане и Северо-Восточном Предкавказье, а также в Сырдарьинской, Джизакской, Бухарской, Навоийской, Хорезмской областях, Республике Каракалпакстан, пустыне Карши, Сурхон-Шерободской степи, Центральной Фергане и других регионах Узбекистана [2, с. 351-356].
Засоление почв в аридных и полуаридных регионах является актуальной проблемой. Высокое испарение, ограниченное количество осадков и подъем минерализованных грунтовых вод приводят к накоплению солей в почве, что вызывает деградационные процессы на орошаемых землях. Для устранения этих негативных последствий важно использование различных моделей стимуляции.
LeachMod представляет собой математическую модель, применяемую для моделирования процессов вымывания солей из почвы.
Основные особенности модели LeachMod: моделирование движения воды и солей (вертикальная миграция в почве) [3, с. 308-319], оценка режимов промывки (анализ объема и качества поливной воды), учет почвенно-климатических условий (структура почвы, скорость фильтрации, осадки), сравнение различных методов орошения (дождевая вода, сточные воды и др.).
Цель исследования – анализ динамики засоления орошаемых почв массива имени Й. Охунбабаева в Каракульском районе Бухарской области с использованием математической модели LeachMod.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились с использованием общепринятых методов почвоведения, включая полевые работы по «картографированию засоленных почв», лабораторно-химические и камерально-аналитические исследования. Также использовались методические подходы, изложенные в «Положении о ведении мониторинга земель», инструкциях по проведению почвенных исследований для ведения Государственного земельного кадастра, а также в методических указаниях по бонитировке орошаемых почв Республики Узбекистан.
В ходе изысканий применялись методы, разработанные В.А. Ковдой: почвенно-генетический анализ, сравнительно-географический, сравнительно-геохимический, почвенно-гидрогеологический, лабораторно-аналитический, камерально-аналитический, а также методы расчета общего и токсичного содержания и запасов солей в почвах и грунтовых водах, определения степени и типов засоления (классификации).
Результаты исследования и их обсуждение
Модель LeachMod учитывает водный поток на основе уравнения Ричардса, а также включает процессы адвекции (вертикальное или горизонтальное перемещение солей в почве вдоль потока), дисперсии (перемещение солей в разных направлениях) и диффузии (перемещение солей вследствие разницы концентраций) согласно уравнениям транспортировки растворов [4, с. 65–74; 5, с. 82–88]. Эти процессы позволяют моделировать промежуточные и конечные состояния засоленных почв [6, с. 48–60; 7, с. 1173–1181].
Математическая модель LeachMod позволяет определить характеристики, специфичные для корневой и переходной зон почвы, с использованием математических формул. Для корневой зоны (r – глубина почвы, где происходит испарение и транспирация) используется следующее уравнение:
λi + Rr = Еra + Lr + ΔWr ,
где λi – поступление воды в корневую зону через поверхность почвы; Rr – количество воды, поднимающейся в корневую зону по капиллярам; Era – испарение и транспирация из корневой зоны; Lr – потери за счет перколяции из корневой зоны; ΔWr – изменение запасов воды в корневой зоне.
Для переходной зоны (х – зона, следующая за корневой и расположенная ближе к уровню грунтовых вод) используется следующее уравнение:
Lr + Lc + Vr = Rr + Vl + Gd + ΔWd ,
где Lc – количество воды, теряемой из оросительной системы в результате перколяции; Vr – объем грунтовых вод, вертикально просачивающихся вверх в переходную зону; Vl – объем грунтовых вод, вертикально просачивающихся вниз в переходную зону; Gd – объем подземных вод в естественной или искусственной дренажной системе; ΔWd – изменение содержания влаги в переходной зоне. На основе анализа по приведённым математическим формулам формируется схема движения воды в почвенном профиле (рис. 1).
Способность модели LeachMod динамически стимулировать водный поток и транспорт солей особенно полезна в аридных регионах, где существует риск повышения концентрации солей на поверхности почвы в результате испарения. В данном исследовании с помощью модели LeachMod проведён анализ динамики солей в условиях орошаемых пустынно-луговых аллювиальных почв Бухарского региона.
На основе введённых данных была получена графическая картина распределения солей по слоям почвы в массиве имени Й. Охунбобоева Каракульского района Бухарской области в помесячном разрезе в течение одного года (рис. 2).
Рис. 1. Схема движения воды в слоях почвы в модели LeachMod
На основе модели программного обеспечения вышеуказанные графики объединяются, и динамика засоления почвы в помесячном разрезе моделируется в виде единой картины (рис. 3).
Анализ показал, что результаты модели отражают сложное взаимное влияние климатических факторов, методов орошения и свойств почвы на процессы засоления в условиях Бухарского региона.
Данное исследование направлено на изучение динамики засоления почв на орошаемых хлопковых полях Каракульского района Бухарской области. С помощью модели LeachMod была прослежена миграция солей по почвенному профилю в течение года, а также оценены изменения засоления почвы в условиях открытого дренажа. В модели были учтены сезонные мероприятия по орошению и процессы естественного вымывания солей.
Согласно результатам анализа, накопление и вымывание солей в почве тесно связаны с климатическими условиями и агротехническими практиками управления. Основные мероприятия по промывке почв проводятся в феврале и марте. В этот период испарение минимально и под воздействием осадков соли вымываются в нижние слои почвы, в результате чего временно снижается концентрация солей в верхних горизонтах.
Однако в период орошения в июле и августе в почву поступает большой объем воды, поскольку это важный этап роста хлопчатника. Тем не менее из-за высокой температуры воздуха в летние месяцы усиливается испарение, что приводит к подъему солей на поверхность. Согласно графическим результатам, после промывки в феврале-марте уровень засоления снижается, но в засушливый летний период концентрация солей снова возрастает.
Результаты моделирования LeachMod показывают, что засоление почвы изменяется по циклической обратной U-образной схеме: минимальный уровень достигается к концу зимы, а затем вновь возрастает в летние месяцы. Эта тенденция указывает на тонкий баланс между объемом орошения и естественным вымыванием солей. Также было установлено, что состав почвы и эффективность дренажной системы значительно влияют на степень и период засоления.
Движение солей в почве не ограничивается только процессами орошения и промывки. Модель также учитывает такие факторы, как уровень инфильтрации, структура почвы и капиллярный подъем.
Рис. 2. Динамика солей в помесячных разрезах по слоям
Рис. 3. Динамика изменения солености во времени (на основе модели LeachMod)
В результате даже небольшие изменения в климате или режиме орошения могут существенно повлиять на динамику засоления. Модель LeachMod предоставляет важные данные для формирования стратегии использования земель и подчеркивает необходимость эффективных мер управления для обеспечения оптимальной урожайности.
Проведённый анализ подтверждает значимость модели LeachMod как инструмента для прогнозирования засоления почв и принятия управленческих решений, направленных на сохранение продуктивности сельского хозяйства в аридных регионах. Уточнение входных данных модели и интеграция с полевыми наблюдениями в будущем сыграют важную роль в снижении неопределённости модели и увеличении её прогностического потенциала.
Выводы
Результаты исследования показали, что модель LeachMod является эффективным инструментом для управления процессами засоления в орошаемых почвах Каракульского района Бухарской области. С помощью модели была точно смоделирована динамика движения солей во времени и по глубине, а также отражено сложное взаимодействие климатических факторов, режимов орошения и свойств почв.
Использование модели LeachMod в сельском хозяйстве позволяет рационально использовать оросительные воды, правильно организовывать мероприятия по промывке почв и сохранять их плодородие. Расширение применения данной модели на другие регионы и интеграция с полевыми данными позволит повысить ее прогностический потенциал.
Кроме того, на основе результатов моделирования можно разрабатывать агротехнические меры, адаптированные к местным условиям, что станет важной основой для повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Библиографическая ссылка
Бурханова Н.Х., Ахмедов А.У., Турдалиев Ж.М., Санакулов С.Ф., Баходиров З.А. АНАЛИЗ ДИНАМИКИ СОЛЕНАКОПЛЕНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ПОЧВАХ КАРАКУЛЬСКОГО РАЙОНА БУХАРСКОЙ ОБЛАСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛИ LEACHMOD // Научное обозрение. Биологические науки. 2025. № 2. С. 7-11;URL: https://science-biology.ru/ru/article/view?id=1398 (дата обращения: 09.06.2025).