Степень подтопления земель с учетом типов режимов почвообразования

Зональных почв

Типичные и обыкновенные черноземы имеют низкую устойчивость даже при орошении из-за низких резервов кальция и глубокого залегания карбонатного горизонта. Даже при орошении водой высокого качества происходит их обесструктуривание, осолонцевание, снижение содержания гумуса. Орошения повышает урожайность всего в 1,1-1,2 раза, зерновых в 1,5 раза.

Южные черноземы, темно-каштановые и каштановые почвы имеют более высокую устойчивость при орошении в связи с большими запасами кальция. Орошение необходимо, так как сильные и средние засухи повторяются 2-4 раза за 10 лет и при орошении урожайность зерновых возрастает в 1,5-3,0 раза, тогда как от применения только агротехнических методов - в 1,3 раза.

8.39. Реальные, критические и оптимальные показатели структурного состояния орошаемых почв в пахотном горизонте. "Экологические требования к орошению почв России" (238).

Примечание: имеются в виду орошаемые черноземы обыкновенные и южные тяжелосуглинистые.

В степной зоне опасно развитие гидроморфизма черноземов в связи с орошением, изменяющим их свойства и вызывающим развитие вторичного засоления и осолонцевания почв, а также усиление восстановительных процессов и, следовательно, диспергацию агрегатов, слитизацию, повышение щелочности или кислотности почв, подвижности гумусовых соединений, оксидов железа, карбонатов кальция. Стадии деградации переувлажненных черноземов приведены в таблице 8.40. Промывной режим черноземов приводит к разрушению структуры и деградации почв, а в условиях применения минерализованных вод и неудовлетворительного качества почвы переходят в разряд солонцевато-солончаковых луговых.

Главным критерием допустимых изменений почвенно-биологических процессов в черноземной зоне является сохранение их природной направленности, исключение развития качественных скачков, например автоморфного ряда без перехода в гидроморфный и др. Регулирование водного режима орошаемых почв является одним из главных факторов сохранения их плодородия. Проектные оросительные нормы от 2,2 до 3,8 тыс. м³/га значительно превышают экологически допустимые, составляющие 1,3-2,7 тыс. м³/га.

В черноземной зоне необходимо сохранить потенциальное плодородие природное, обусловленное генетическими свойствами почв. Для закрепления положительных генетических свойств почв необходимо обеспечить такие условия, при которых не будет происходить смены почвообразовательных процессов.

Предельные критериальные значения показателей благоприятного состояния почв (таблица 8.41.) разработаны с учетом выполненных ранее исследований и обобщений имеющихся результатов исследований.

Экологические критериальные ограничения направлены на регулирование почвообразовательных процессов с целью сохранения и повышения потенциального плодородия орошаемых почв, создания благоприятной эколого-мелиоративной обстановки в агроландшафтах.

8.40. Влияние водохозяйственных объектогв и орошения на экологические типы взаимосвязи гидрогеохимических потоков геологического (ГК) и биологического (БК) круговоротов

Анализ физических свойств деградированных почв показал, что если деградационные изменения не превышают порога критических значений показателей структурного состояния почвы, то его восстановление возможно в течение вегетационного периода. Каждая почва имеет свой порог критических значений показателей физических свойств. Основными показателями состояния почв являются: состав агрегатов, равновесная плотность сложения, водопроницаемость, которые отражают степень деградации почв. В черноземных почвах отношение установившейся скорости впитывания воды (V_ecn) к ее значению в первый час (V₁) закономерно растет с увеличением коэффициента устойчивости структуры к увлажнению (К_у=V₂/V₁, где V₂ -скорость во второй час).

С увеличением плотности почв под действием внешнего давления снижается содержание пор аэрации, что приводит к уменьшению водопроницаемости и интенсивности воздухообмена.

Для обоснования допустимого значения плотности почвы в каждом конкретном случае необходимо учитывать влияние содержания пор аэрации (n_аэр) на воздухообмен почвы с атмосферой. Минимальные значения n_аэр в черноземах составляют 15% от объема почвы, в почвах гумидной зоны - 8% в пахотном слое и 6% - в подпахотном.

Задача обоснования оптимальных глубин увлажнения орошаемых почв является в настоящее время одной из важнейших, поскольку завышение мощности зоны активного влагообмена приводит к преувеличению поливных норм и возрастанию потерь оросительной воды в зону аэрации. Решение этой задачи требует определения капиллярной проводимости для всех слоев почвы в пределах корнеобитаемой зоны.

Минимальное (критическое) значение скорости капиллярного потока (V*_к) должно быть больше или равно максимальной испаряемости (Е*_о), поскольку снабжение растений водой зависит не только от запасов воды, но и от скорости ее передвижения к поглощающей поверхности корневых систем растений. Значения V_к определяются содержанием капиллярных пор(n_k) и степенью заполнения их водой. Значения n_k максимальны в пылеватых разностях с максимальным содержанием частиц диаметром 0,01-0,05 мм. В слоистых почвах при существенных изменениях n_k по профилю капиллярная проводимость уменьшается. Имея зависимости V_к(n_k), можно по динамике n_k контролировать процесс дезагрегации микроструктурного состояния почвы под влиянием инфильтрации. В черноземных и темнокаштановых почвах последняя должна быть исключена.

Высота капиллярного поднятия (H*_k) и скорость притока грунтовых вод в почву (V_гр) определяются содержанием активных пор в зоне аэрации (n_a), которое отражает агрегатный состав пород. Зависимость V_гр(z) характеризует их водоподъемную способность в пределах зоны капиллярного увлажнения, по этой зависимости можно при V_гр=Е_о определить допустимое положение уровня грунтовых вод.

При реализации любого вида деятельности и принятии управляющих решений, как показывает практика, риски неизбежны, но риск можно уменьшить до приемлемых значений. Может быть установлена величина допустимого риска как мера безопасности или мера устойчивости геосистемы. Величина допустимого или приемлимого экологического риска определяется экспертным путем или на основе имитационных прогнозов. Возможный риск R не должен превышать приемлемого риска R_прием : R< R_прием

Оценка экономической эффективности мероприятий и выбор эффективного планово-проектного решения по развитию орошения осуществляется на основе оптимизационных эколого-экономических моделей.