Инженерно-мелиоративные способы природообустройства минеральных гидроморфных почв Зауралья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.11, кандидат технических наук Макарова, Елена Николаевна

• Макарова, Елена Николаевна
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Макарова, Елена Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СПОСОБЫ И МЕТОДЫ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ МЕЛИОРАЦИЙ.

1.1. СПОСОБЫ И МЕТОДЫ ОСУШЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ПОЧВ.

1.2. РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ СПОСОБЫ УВЛАЖНЕНИЯ.

1.3. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ И ФОРМУЛЫ.

2. ПРИРОДНО- МЕЛИОРАТИВНЫЕ УСЛОВИЯ ЗАУРАЛЬЯ.

2.1. АГРОКЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

2.2. ГЕОМОРФОЛОГИЯ И ГИДРОГРАФИЯ.

2.3. ПОЧВЕННО- ЛИТОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ.

2.4. ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.4.1. ПРИРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

2.4.2. КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПЕРИОДА НАБЛЮДЕНИЙ.

2.4.3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.4.4. РЕПРЕЗЕНТАТИВНОСТЬ ИССЛЕДУЕМОГО УЧАСТКА.55.

3. ВОДНЫЙ РЕЖИМ И ВОДНЫЙ БАЛАНС ОПЫТНОГО УЧАСТКА

3.1. РЕЖИМ ПОЧВЕННО- ГРУНТОВЫХ ВОД.

3.1.1. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЖИМУ ГРУНТОВЫХ ВОД.

3.1.1 РЕЖИМ ПОЧВЕННО- ГРУНТОВЫХ ВОД НА ОПЫТНОМ

УЧАСТКЕ.

3.2. ДРЕНАЖНЫЙ СТОК.

3.2.1. РЕЖИМ ДРЕНАЖНОГО СТОКА.

3.2.2. РАСЧЕТНЫЕ ПЕРИОДЫ ДЕЙСТВИЯ ДРЕНАЖА.

3.3. РЕЖИМ ВЛАЖНОСТИ.

3.4. ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА И ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ МЕЛИОРАЦИИ.

3.5. СПОСОБ РАСЧЕТА ВЛАГОЗАПАСОВ.

3.6. ВОДНЫЙ БАЛАНС УЧАСТКА.

4. ЛИЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. КОНСТРУКЦИЯ ЛИЗИМЕТРОВ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЛИЗИМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСПАРЕНИЯ С ПОВЕРХНОСТИ СУШИ

4.3. СУММАРНОЕ ИСПАРЕНИЕ И УРОЖАЙ.

4.4. ВОДООБМЕН МЕЖДУ ЗОНОЙ АЭРАЦИИ И ГРУНТОВЫМИ ВОДАМИ

5. ЭКОЛОГО- ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО

МЕЛИОРАТИВНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ.

5.1. КАЧЕСТВО ПОЧВЕННО- ГРУНТОВЫХ ВОД ВОДНОБАЛАНСОВЫХ ЛИЗИМЕТРОВ.

5.2. ХИМИЗМ ПОЧВЕННО- ГРУНТОВЫХ И ДРЕНАЖНЫХ ВОД В МЕЛИОРИРУЕМЫХ ПОЧВАХ.

5.3. ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА УРОЖАЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР.

5.4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОСУШЕНИЯ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Инженерно-мелиоративные способы природообустройства минеральных гидроморфных почв Зауралья»

Актуальность работы. Эффективность использования мелиорированных земель и степень их воздействия на экологическую обстановку в немалой степени зависят от совершенства методов проектирования осушительных систем, важной составляющей которого является обоснование оптимальных экологически безопасных параметров дренажа с учетом почвенно-экологических условий конкретной территории.

К настоящему времени в Зауралье имеется относительно небольшой опыт мелиорации гидроморфных минеральных почв. Вследствие этого в условиях региона отсутствуют материалы комплексных полевых наблюдений за формированием почвенных режимов при их мелиорации. Все это сдерживает разработку научно-обоснованных методов расчета совершенных мелиоративных систем на этих почвах, которые должны не только обеспечивать существенный прирост сельскохозяйственной продукции, но и отвечать современным требованиям ресурсосбережения и экологизации производства.

Таким образом, рациональное использование земельных и водных ресурсов и их охрана невозможны без исчерпывающих представлений о трансформации этих ресурсов. Данные обстоятельства диктуют необходимость теоретического обобщения современного опыта гидромелиораций, проведения натурных исследований на наиболее репрезентативных почвах, а также разработки практических рекомендаций по оптимизации почвенных режимов при мелиоративном освоении минеральных гидроморфных почв и улучшению состояния окружающей среды.

Цель диссертационной работы: исследование агрогидромелиоративных особенностей минеральных гидроморфных почв и разработка способов природообу-стройства минеральных гидроморфных почв Зауралья.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - выполнить анализ современных способов и методов мелиорации минеральных гидроморфных почв, включая двустороннее регулирование режимообразующих факторов;

- оценить комплекс агрогидромелиоративных условий Зауралья и обосновать целесообразность дополнительного увлажнения серых лесных глееватых почв в критические периоды развития сельскохозяйственных культур;

- изучить закономерности формирования водного режима и баланса мелиорируемых серых лесных глееватых почв;

- выявить зависимости между составляющими водного баланса при дополнительном увлажнении гидроморфных почв;

- получить коэффициенты водопотребления для различных сельскохозяйственных культур;

- оценить химизм почвенно-грунтовых и дренажных вод мелиорируемых почв;

- выполнить эколого-экономическую оценку природообустройства гидроморфных почв.

Предметом исследований являются закономерности формирования почвенных режимов гидроморфных минеральных почв Зауралья, способы и методы их мелиорации.

Объекты исследований - серые лесные глееватые почвы.

Методология и методы выполнения работы. Методологической основой работы является обобщение современных представлений о формировании водного баланса в гидроморфных минеральных почвах и научно-методических подходов к их природообустройству. В основу натурных исследований положены методы активного эксперимента на мелиорируемом стационаре и моделирования почвенных режимов с применением воднобалансовых лизиметров. Обработка полученных экспериментальным путем данных проводилась с использованием аппарата математической статистики (дисперсионный, корреляционный и регрессионный анализы).

Научная новизна. Впервые на примере серых лесных глееватых почв Зауралья на основе системного подхода установлены закономерности формирования водного, температурного и питательного режимов минеральных гидроморфных почв в зависимости от агрогидромелиоративных мероприятий.

На основе анализа существующих связей между осадками, испарением и дефицитом влажности воздуха определена вероятность появления недостатка влаги по декадам и месяцам вегетационного периода, что позволило обосновать целесообразность дополнительного увлажнения гидроморфных почв Зауралья.

Проведена корректировка расчетных формул, используемых для определения составляющих водного баланса с учетом почвенно-гидрологических характеристик серых лесных глееватых почв Зауралья.

Получены коэффициенты удельного водопотребления для отдельных сельскохозяйственных культур, установлена связь коэффициентов водопотребления с их урожайностью как без дополнительного увлажнения, так и с увлажнением.

Выявлены зависимости концентрации химических веществ в почвенно-грунтовых и дренажных водах от их содержания в пахотном слое почвы, уровня почвенно-грунтовых вод, слоя дренажного стока и величины междренного расстояния.

Определены оптимальные и экологически безопасные уровни залегания почвенно-грунтовых вод, поддержание которых обеспечит не только получение максимальной продукции, но и экономное расходование оросительной воды.

Предложен способ расчета влагозапасов мелиорируемых почв Зауралья.

На защиту выносятся:

- способ и алгоритм расчета влагозапасов мелиорируемых земель применительно к природно-климатическим условиям Зауралья;

- уравнения связи между температурным режимом воздуха и почв в условиях осушения;

- оптимальные параметры закрытой регулирующей сети с точки зрения рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

Практическая ценность работы. Основные положения диссертационной работы вошли в заключительный научно-технический отчет по теме 3.1 проблемы 005.01.02 государственного плана НИР. Проведенные исследования нацелены на решение задач, связанных с оптимизацией режимообразующих факторов и совершенствованием методов проектирования мелиоративных систем гидроморфных минеральных почв Зауралья. Рекомендованные производству оптимальные параметры осушения серых лесных глееватых почв и их дополнительного увлажнения позволят повысить эффективность сельскохозяйственного производства и обеспечить экономное расходование оросительной влаги. Результаты исследований химизма поч-венно-грунтовых и дренажных вод могут быть использованы для целенаправленного регулирования круговорота веществ в мелиорируемых агроэкосистемах. Изучение составляющих влагооборота является важным условием рационального природопользования при агрогидромелиоративном и водохозяйственном освоении речных бассейнов.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались на:

- республиканской научной конференции "Интенсивное земледелие и охрана окружающей среды" (г.Волгоград, 1989);

- научно-практической конференции молодых ученых и специалистов в НПО "Среднеуральское" (г.Свердловск, 1990);

- XII научно-практической конференции почвоведов, агрохимиков и земледе-лов Поволжья и Урала (г.Казань, 1991);

- Всероссийской научно-практической конференции "Экосистемный подход к управлению водными ресурсами в бассейнах рек" (г.Екатеринбург, 1994);

- научно-технической конференции "Водные ресурсы и устойчивое развитие экономики Беларуси" (г.Минск, 1996);

- 2-ом Международном конгрессе " Вода: экология и технология" (г.Москва,

1996);

- 2-ом съезде общества почвоведов (г.Санкт-Петербург, 1996);

- 3-ем Международном конгрессе "Вода: экология и технология" (г.Москва,

1998);

- 1-ой Всероссийской конференции "Лизиметрические исследования почв" (г.Москва, 1998);

- 6-ом горно-геологическом форуме "Природные ресурсы стран СНГ" (г.Санкт-Петербург, 1998).

Автор выражает глубокую багодарность научному руководителю - д.г.н. Далькову Михаилу Петровичу за методическую помощь и постоянное внимание к работе, а также к.б.н. Борисовой Галине Григорьевне за помощь в проведении исследований и постоянную поддержку.