ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ТАВРІЙСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМ. В.І. ВЕРНАДСЬКОГО
Сірик Володимир Федорович
УДК 911.52:631.67.03
ВПЛИВ ЗРОШЕННЯ НА МІГРАЦІЮ РЕЧОВИН
В ЛАНДШАФТАХ КРИМСЬКОГО ПРИСИВАШШЯ
11.00.01 – фізична географія, геофізика і геохімія ландшафтів
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата географічних наук
Сімферополь – 2000
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського Міністерства освіти і науки України
Науковий керівник – доктор географічних наук, професор
Боков Володимир Олександрович,
Таврійський національний університет
ім. В.І. Вернадського, завідувач кафедри
геоекології.
Офіційні опоненти:
доктор географічних наук, професор Гродзинський Михайло Дмитрович, Київський національний університет ім. Т.Г. Шевченка, завідувач кафедри фізичної географії та геоекології
кандидат географічних наук, доцент Жанталай Павло Іванович, Одеський державний університет ім. І.І. Мечникова, доцент кафедри грунтознавства та географії грунтів.
Провідна установа – Інститут географії НАНУ, м. Київ
Захист відбудеться “18” січня 2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К52.051.03 при Таврійському національному університеті ім.В.І. Вернадського за адресою: 95007, м. Сімферополь, вул. Ялтинська, 4
З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського.
Автореферат розісланий 16.12. 2000 р.
Вчений секретар
спеціалізоваої вченої ради Позаченюк К.А.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Меліорація земель належить до найбільш важливих засобів підвищення сільськогосподарського виробництва, послаблення його залежності від несприятливих природно-кліматичних умов. В повній мірі це стосується і до умов Кримського Присивашшя, розташованого в посушливій зоні, у зв’язку з чим тут після будівництва Північно-Кримського каналу широкого розвитку набули зрошувальні меліорації. Інтенсивний розвиток зрошувальних меліорацій викликає не тільки позитивні, але і негативні зміни природних умов, що проявляються в підвищенні рівнів грунтових вод, підтопленні територій, вторинному засоленні, осолонцюванні земель, погіршенні фізико-механічних і водно-фізичних властивостей грунтів та ін.
У зв’язку з тим, що вода є одним з найбільш активних міграційних середовищ, вивчення впливу зрошення на міграцію речовин в ландшафтах цього району є актуальним завданням.
Подальше підвищення ефективності сільськогосподарського виробництва на зрошуваних землях Кримського Присивашшя значною мірою пов’язане зі стійкістю і відновлюваністю ландшафтів цього регіону, з вертикальною і горизонтальною міграцією речовин, що й обумовило необхідність проведення досліджень.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційні дослідження пов’язані з науково-дослідними роботами, безпосередню участь у яких брав здобувач. Зокрема, з держбюджетною темою “Разработать методику прогноза почвенных процессов при использовании минерализованных дренажных и морских вод в различных районах страны” проблема 03.01, госпдоговірними науково-дослідними роботами “Исследовать объёмы и качество дренажно-сбросных вод системы СКК”, “Изучить современное состояние плодородия почв, мелиоративную обстановку, разработать и внедрить рекомендации по повышению эффективности использования земельных и водных ресурсов”, “Разработать и внедрить рекомендации по повышению урожаев сельскохозяйственных культур и сохранению плодородия почв при орошении слабоминерализованными коллекторно-дренажными водами на севообороте 603 га совхоза “Приморье” Нижнегорского района” та іншими.
Об’єкт і предмет дослідження. Об’єктом дослідження є ландшафти Кримського Присивашшя, предметом – процеси міграції речовин під впливом зрошення в ландшафтах Кримського Присивашшя.
Мета і завдання дослідження. Мета дисертаційного дослідження – вивчення впливу тривалого зрошення на ландшафти Кримського Присивашшя для обгрунтування і розробки заходів, спрямованих на регулювання динамічних змін сучасного їх стану.
Для досягнення цієї мети необхідно було розв’язати такі завдання:
1.
Провести аналіз меліоративного стану ландшафтів Кримського Присивашшя до початку зрошення водами ПКК.
2.
Розробити методику геохімічного вивчення міграції речовин під впливом зрошення в ландшафтах Кримського Присивашшя.
3.
Вивчити вертикальну міграцію мінеральних речовин під впливом зрошувальних вод різної мінералізації.
4.
Провести аналіз динаміки ландшафтів з характеристикою горизонтальних динамічних зв’язків між природними комплексами і впливом на них зрошення.
5.
Виконати ландшафтно-геохімічне районування досліджуваної території.
6.
Визначити комплекс заходів, спрямованих на оптимізацію природокористування в Кримському Присивашші.
Наукова новизна одержаних результатів:
-
вперше на Україні на прикладі темно-каштанових грунтів Криму визначено характер вертикальної динаміки кількісного і якісного складу солей в грунтах у зв’язку зі зрошенням їх водами різної мінералізації;
-
вперше для Кримського Присивашшя на основі послідовного часового вивчення горизонтальної міграції солей здобувачем виділені ландшафтно-геохімічні райони території дослідження;
-
встановлені об’єми дренажно-скидних вод і причини їх формування на зрошуваних землях Кримського Присивашшя;
-
виявлені головні закономірності міграції солей в горизонтальному напрямку;
-
на основі розроблених методичних підходів вивчено сезонну динаміку складу солей в грунтах;
-
вперше в Криму проведено експериментальні дослідження впливу вод різної мінералізації на міграцію гумусу і NPK.
Практичне значення одержаних результатів. Результати роботи, одержані на ключових ділянках, в подальшому були впроваджені у виробничих умовах Кримського Присивашшя на площі 1,5 тис. га.
Виділення ландшафто-геохімічних районів дає можливість більш поглиблено розглядати динамічні процеси, які відбуваються під впливом зрошення в ландшафтах Присивашшя.
Розроблено комплекс заходів, спрямованих на оптимізацію природокористування в районі досліджень.
Положення роботи використовуються в навчальному процесі при викладанні автором спецкурсів “Моніторинг навколишнього середовища” і “Водопостачання, водовідведення і покращення якості води”, а також були використані при написанні навчального посібника “Охорона вод”
Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконувалась особисто Сіриком В.Ф. на кафедрі геоекології Таврійського національного університету та у відділі грунтових і водних меліорацій Кримського філіалу інституту гідротехніки і меліорації, де автор працював 15 років науковим співробітником і виконував держбюджетну та госпдоговірну тематику під науковим керівництвом Супряги І.К. Результати цих досліджень становлять основу даної роботи. Здобувач узагальнив вітчизняну та іноземну літературу з визначеної проблеми, провів польові та лабораторні дослідження, опрацював отримані результати, на основі проведених досліджень виконав ландшафтно-геохімічне районування східної частини Кримського Присивашшя. За результатами досліджень зробив висновки та розробив комплекс заходів, спрямований на оздоровлення грунтово-меліоративної обстановки зрошувальних земель.
Основні положення дисертації, що становлять предмет захисту:
-
результати досліджень об'ємів дренажно-скидних вод і аналіз причин їх формування;
-
кількісні і якісні показники міграції солей в горизонтальному напрямку по площі і вертикальному профілю грунтів під впливом зрошення;
-
результати досліджень щодо міграції гумусу і NPK по вертикальному профілю грунтів при зрошенні водами різної мінералізації;
-
ландшафтно-геохімічне районування Кримського Присивашшя;
-
комплекс меліоративних заходів, спрямований на оздоровлення грунтово-меліоративної обстановки зрошуваних земель.
Апробація результатів дисертації. Основні результати наукових досліджень доповідались на науково-технічній конференції “Проблеми раціонального використання водних ресурсів в Кримській області” (Сімферополь, 1982 р.), на ХІІ і ХХVІ наукових конфренціях професорсько- викладацького складу університету (Сімферополь 1983 і 1997 рр.), науковій конференції “Сучасні проблеми конструктивної географії і охорона навколишнього середовища” (Київ, 1985 р.), всесоюзній науково-практичній конференції “Підсумки і перспективи водних меліорацій в Криму” (Сімферополь, 1987 р.), координаційній нараді “Єдина система нормування водокористування в зрошуваному землеробстві країни” (Севастополь, 1988 р.), республіканській конференції “Екологічні аспекти використання і охорони грунтових ресурсів Молдавії (Кишинів, 1990 р.), всесоюзній конференції “Родючість грунтів при інтенсивному землекористуванні” (Мінськ, 1991 р.), міжнародній конференції “Молодь і екологія” (Молдова, 1991 р.), науково-практичній конференції “Екологічні проблеми промислово-міських агломерацій, сільськогосподарських угідь і рекреаційних зон (Сімферополь, 1998 р.), міжнародній науковій конференції “Проблеми формування екологічного світосприймання” (Сімферополь, 1998 р.).
Публікації. По темі дисертації опубліковано 20 наукових робіт, загальним об’ємом 4 умовних друкованих аркуші, з них 5 фахових видань (в співавторстві).
Обсяг і структура роботи. Дисертація викладена на 119 сторінках машинописного тексту. Складається з вступу, 3 розділів, висновків, списку використаних джерел (156 найменувань), проілюстрована 23 таблицями і 8 рисунками, 3 додатками, які включають 20 таблиць і 17 рисунків. Загальний обсяг дисертації 192 сторінки.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У першому розділі розглядаються питання вивчення ландшафтів Кримського Присивашшя, їх стан до і після зрошення водами Північно-Кримського каналу (ПКК).
Роботи з ландшафтно-географічного поділу степового Криму проводило багато вчених. Найбільш відомими являються роботи Добриніна Б.Ф., Павлової Н.Н., Дзенс-Литовської Н.Н., Маринича О.М., Шищенка П.Г., Ланька А.І., Поривкіної О.В., Єни В.Г., Гришанкова Г.Є., Підгородецького П.Д., Оліферова А.М., Гродзинського М.Д. та інших.
Грунтово-меліоративні умови Кримського Присивашшя досліджували Новикова А.В., Супряга І.К., Ліпатов О.Б., Тимохін В.М., Тищенко П.В., Марюшин П.Я., Тупицин В.А., Чирва Ю.А., Олексіївський В.Е., Каленюк С.М., Балюк С.А., Гусєв П.Г., Драган Н.О., Львова Е.В. та інші.
Гідромеліоративний стан ландшафтів Кримського Присивашшя до зрошення водами Північно-Кримського каналу (ПКК) знаходився під впливом кліматичних і гідрогеологічних факторів. Після будівництва ПКК за період з 1963 р. по 1999 р. площі зрошуваних земель в Криму збільшились з 69 до 401 тис. га. В зв'язку з низькими фільтраційними можливостями грунтів Присивашшя в цьому районі після широкого розвитку зрошення почався підйом грунтових вод. Вже в 1973 році площі земель з глибиною залягання грунтових вод 0–2,5 м досягли 360 тис. га проти 146 тис. га, які були тут в 1957 р. до початку зрошення дніпровською водою.
У зв'язку з підйомом грунтових вод для регулювання їх рівнів виникла необхідність будівництва дренажних систем, площа яких в 1999 році становила більше 185 тис. га.
Загальні зміни водного балансу в результаті зрошення Кримського регіону відбились не тільки на водоймах, які приймають дренажно-скидні води, але й на водному режимі грунтів зрошуваних сівозмін і незрошуваних земель, які прилягають до них. При додатковому зволоженні в грунтах ландшафтів Криму виникають умови перерозподілу органічних і мінеральних продуктів грунтоутворення. Так, на більшості ландшафтів степового Криму при зрошенні земель переважають процеси вилуговування водорозчиних солей, перерозподілу гумусу по профілю та змін у грунтовому вбирному комплексі.
У другому розділі розглянуто методику геохімічного вивчення ландшафтів Кримського Присивашшя.
Об'єктом досліджень, де вивчались процеси міграції речовин під впливом зрошення, були ландшафти Кримського Присивашшя, які територіально відповідають Центрально-Присивашському і Східно-Присивашському фізико-географічним районам Кримської степової провінції за схемою фізико-географічного районування Криму (1968 р.).
Для вивчення горизонтальної міграції речовин під впливом зрошення використовувався метод дослідження об'ємів і якості дренажно-скидних вод. Для цього в гирловій частині головних колекторів зерно-кормових сівозмін та огороджувальних скидах рисових сівозмін протягом календарного року проводилися за допомогою гідрометричних методів заміри об'ємів дренажно-скидних вод. Паралельно із заміром дренажно-скидних вод проводився відбір проб на якісний склад цих вод. Заміри і відбір проб води проводились на 54 водовідвідних каналах, які відводять воду в Сиваш. Починаючи з 1981 року, такий відбір і заміри дренажно-скидних вод проводились систематично.
Переміщення речовин в ландшафтах у вертикальному напрямі при зрошенні водою різної мінералізації проводились на ключовій ділянці на темно-каштанових слабосолонцюватих грунтах на лесовидних засолених суглинках і глинах на території колгоспу ХХІ з'їзд КПРС Нижньогірського району. В подальшому дослідження проводились у дослідно-виробничих умовах на сівозмінах, які знаходяться в різних ландшафтах Кримського Присивашшя, у відповідності з ландшафтною картою України, розробленою Інститутом географії НАН України в 1994 р., автори Маринич О.М, Міхелі С.В., Пащенко В.М., Петренко А.М.
На ключовій ділянці дослід був двофакторний – за величиною мінералізації зрошувальних вод і величиною зрошувальної норми. По першому фактору (величині мінералізації зрошувальної води) в досліді було чотири варіанти з мінералізацією поливної води 0,5 – 1,0; 3,0 – 3,5; 5,0 – 5,5 і 7,0 – 7,5 г/л. По другому фактору (величині зрошувальної норми) дослід проводився також по чотирьох варіантах із зрошувальними нормами: 2000, 3000, 4000 і 5000 м3/га. Всього було закладено 48 дослідних ділянок. Розмір ділянок 3 х 3 м.
Сольовий режим грунтів вивчався методом стаціонарних ділянок шляхом відбору проб грунтів і грунтових вод з подальшим їх аналізом в лабораторії. Проби відбирались буром в триразовій повторності з глибиною відбору 0 –20; 20 – 40; 40 – 60; 60 – 80; 80 – 100; 100 – 120; 120 – 140; 140 – 160; 160 – 180 і 180 – 200 см. В кожній свердловині замірювались рівні грунтових вод і відбирались їх проби для аналізу. Мінералізація і хімічний склад поливних вод для кожного із варіантів контролювалися перед початком поливів шляхом проведення повного аналізу сольового складу. Проби грунтів, зрошувальних, дренажно-скидних, грунтових вод були піддані аналізу на склад іонів солей: СО3”, НСО3’, Cl’, SO4”, Ca”, Mg”, Na’ загальноприйнятими методами аналізу водної витяжки. Гумус проб грунту визначався методом Тюріна, азот загальний – за К’єльдалем, азот гідролізований – за Тюріном і Кононовою, фосфорна кислота – за Мачигіним, рухомий калій – за Бровкіною, увібрані кальцій і магній – витисненням їх хлористим натрієм з подальшим трилонометричним визначенням. Вологість грунту визначалась термічно-ваговим методом. Польова вологоємність грунтів визначалась методом заливання ділянок з відбором зразків на 5 – 7 – 8 – 9 – 10 день після заливки. Випаровування визначалось за допомогою гідравлічного грунтового балансоміра Тищенка П.В. Кількість опадів одержували на метеостанції, розташованій на відстані 400 м від дослідної ділянки.
У третьому розділі розглядаються питання впливу зрошення на міграцію речовин в ландшафтах Кримського Присивашшя, виділяються ландшафтно-геохімічні райони з односпрямованим переміщенням речовин в сторону Сиваша.
Однією з основних проблем в зрошуваному землеробстві Криму є проблема відведення дренажно-скидних вод із зрошуваних земель. Багаторічні дослідження об'ємів і якості дренажно-скидних вод, які надходять у Сиваш, показали, що сумарний об'єм за роками коливається від 540 до 640 млн. м3.
Таблиця 1.
Динаміка сумарного стоку дренажно-скидних вод,
що надходили в Сиваш за роками (млн. м3)
Показники | Роки
1983 | 1984 | 1985 | 1986 | 1987 | 1988 | 1989 | 1990 | 1991
Зерно-кормові сівозміни | 294,6 | 264,6 | 264,5 | 254,2 | 348,6 | 289,4 | 346,5 | 336,7 | 340,0
Рисові
сівозміни | 341,9 | 254,7 | 256,2 | 235,4 | 235,6 | 250,4 | 203,5 | 199,2 | 200,0
Всього |
636,5 | 519,3 | 520,7 | 489,6 | 584,2 | 539,8 | 550,0 | 535,9 | 540,0
Загальні зміни водного балансу в результаті зрошення призвели до активізації процесів міграції органічних і мінеральних продуктів грунтоутворення в ландшафтах Кримського Присивашшя.
Перерозподіл органічних і мінеральних речовин під впливом зрошення відбувається як у вертикальному напрямі по профілю грунтів, так і в горизонтальному по території регіону. При формуванні водного і сольового режиму грунтів на зрошуваних землях поряд з комплексом метеорологічних умов, провідну роль відіграють іригаційні фактори. При цьому встановлюється зв'язок і взаємолежність грунтів від: режиму зрошення, мінералізації і якісного складу солей, глибини залягання і мінералізації грунтових вод. При експериментальних дослідженнях в літній період на зрошуваній ключовій ділянці формувався іригаційно-випотний тип водного режиму, а в осінньо-зимовий період, коли кількість опадів часто переважає сумарне випаровування, в грунтах складались умови промивного типу водного режиму. В зв'язку з цим сольовий режим грунтів мав пульсаційний характер, поперемінно розвивались в багатолітньому плані процеси засолення і розсолення. Особливо велика роль у фомуванні сольового режиму зрошуваних земель повинна відводитись мінералізації поливної води, що показано в табл. 2.
В грунтово-кліматичних і господарських умовах, які склалися в наш час в Кримському Присивашші, на зрошуваних землях регіону стабілізація сольового режиму грунтів (в багатолітньому плані) встановлюється при умові, що коефіцієнт сезонної акумуляції солей (САС) за своїм числовим значенням буде дорівнювати критичній точці рівноваги (КТР) природного регулювання сольового режиму, абсолютна величина якої для грунтів з хлоридно-сульфатним засоленням становить 1,17; сульфатно-хлоридним – 1,18 – 1,19 і хлоридним – 1,20. Якщо коефіцієнт САС за своєю величиною буде більшим числового значення КТР, то в грунтах до початку нового зрошувального сезону залишиться деяка кількість солей від минулого річного циклу, тобто відбудеться накопичення солей. Цей процес буде тривати доти, доки коефіцієнт САС, в силу свого природного розсолення не стане рівним або близьким за своїм значенням до критичної точки рівноваги (КТР).
Використання на зрошення мінералізованих вод обумовлює формування рівня засоленості грунтів, характерного для тієї чи іншої мінералізації поливної води.
Це означає, що під впливом зрошення цими водами сильнозасолені грунти будуть розпріснюватись, а незасолені будуть засолюватись приблизно до одного і того ж рівня.
К.К. Гедройц (1933 р.) писав, що грунтовий вбирний комплекс є визначальним фактором у формуванні хімічного складу, фізичного обміну грунтів і родючості в цілому. Зрошення завжди призводить до змін складу у вбирному комплексі увібраних катіонів особливо при зрошенні водою різної мінералізації.
Таблиця 3
Динаміка процентного співвідношення
катіонів (Ca2+, Mg2+, Na2+) по варіантах величини
мінералізації поливної води в шарі 0 – 20 см
Мінералізація | Катіони, % від суми
поливної води | Ca | Mg | Na
г/л | 1981 р. | 1984 р. | 1981 р. | 1984 р. | 1981 р. | 1984 р.
0,5 – 1,0 | 81,4 | 84,2 | 15,1 | 12,3 | 3,5 | 3,4
3,0 – 3,5 | 80,1 | 77,1 | 17,0 | 17,3 | 2,2 | 5,5
5,0 – 5,5 | 80,9 | 73,9 | 15,1 | 19,3 | 4,0 | 7,4
7,0 – 7,5 | 82,4 | 72,9 | 13,2 | 20,0 | 4,4 | 7,0
Питання вивчення змін кількісного і якісного складу гумусу під впливом зрошення описується в роботах Антипова-Каратаєва І.М., Гоголєва І.М., Канаша О.П., Полупана М.І, Мухи В.Д., Чесняка Г.О., Філіпової В.М., Лактіонова Б.І., Сафонової О.Г., Балюка С.О., Кукоби П.І., Гусєва П.Г., Половицького І.Я., Супряги І.К., Ліпатова О.Б. та інших.
У роботах цих авторів є свідчення як зменшення кількості гумусу на зрошуваних землях, так і збільшення на фоні високої агротехніки.
Наші дослідження змін гумусу під впливом зрошення водами різної мінералізації і різних зрошувальних норм показали, що при зрошувальній нормі 2 – 3 тис. м3/га процент втрати гумусу коливається від 7,0 до 31,0 %, а при зрошувальних нормах 4,0 – 5,0 тис. м3/га втрати гумусу коливаються в межах від 8,64 – 40,71%. Зв’язок втрати гумусу зі збільшенням мінералізації поливної води практично відсутній. Великі втрати гумусу на початковий період зрошення (2 – 3 роки) пояснюються високою його мінералізацією в богарних умовах. Після 3–4 поливних сезонів процес втрати гумусу стабілізується на рівні 0,05 – 0,08% за поливний сезон на сівозмінах з низьким рівнем агротехніки і невеликим процентом вирощування люцерни в сівозміні.
На сівозмінах, де люцерна займає площу не менше 30%, і на фоні високої агротехніки баланс гумусу стабілізується і переходить в позитивний.
При дослідженні динаміки поживних речовин у грунті під впливом зрошення водами різної мінералізації (0,350 – 1,0; 1,0 – 3,0; 3,0 – 5,0; 5,0 – 7,0 г/л) і при різній величині зрошувальної норми (2,0; 3,0; 4,0 і 5,0 тис. м3/га) кількість NO3 і P2O5 з глибиною знижувалась. Кількість NO3 при мінералізації води 0,35 – 1,0 г/л в шарі 0 – 20 см була 13,7 мг на 100 г грунту. При мінералізації 3,0 – 3,5 г/л і 5,0 – 5,5 г/л відбулось збільшення кількості NO3 відповідно 16,41 і 17,90 мг, а при мінералізації води 7,0 – 7,5 г/л кількість NO3 знизилась до 9,92 мг. Причиною підвищення кількості азоту в другому і третьому варіанті було підвищення життєдіяльності мікроорганізмів, а при мінералізації 7,0 – 7,5 г/л навпаки, відбувалось зниження мікробіологічної активності мікроорганізмів.
Кількість калію по варіантах досліду і по грунтовому профілю була стабільна, на неї не впливала мінералізація поливної води.
Горизонтальна міграція мінеральних речовин в ландшафтах Кримського Присивашшя вивчалась методом дослідження об’ємів і якості дренажно-скидних вод в гирлових частинах головних колекторів (ГК) зерно-кормових сівозмін і огороджувальних скидах рисових сівозмін, які впадають у Сиваш. Головні колектори, закладені в руслах невеликих річок і балках, є динамічним стрижнем, який разом з усією водозбірною площею, де знаходяться зрошувані і дренажні площі, являє собою ландшафтно-геохімічні райони з односпрямованим потоком речовин в сторону Сиваша. При вивченні міграційних потоків речовин для досліджуваної території Кримського Присивашшя були виділені 26 ландшафтно-геохімічних районів (рис.1).
Легенда карти ландшафтно-геохімічних
районів Кримського Присивашшя
1.
Гідроморфний Присивашський степовий полинно-злаковий на каштанових солонцюватих грунтах з середньозваженою водною міграцією солей по головному колектору ГК-20 в сумі 4,3 г/л з переважаючим виносом у Сиваш сульфатів серед аніонів і натрію серед катіонів.
2.
Гідроморфно-плоско-рівнинний Присивашський степовий полинно-злаковий на каштанових солонцюватих грунтах в комплексі з солонцями з середньозваженою водною міграцією солей по колектору СК-1 в сумі 5,5 г/л з переважанням сульфатів 2,4 г/л серед аніонів і натрію 1 г/л серед катіонів.
3.
Гідроморфний Присивашський степовий полинно-злаковий на каштанових солонцюватих грунтах в комплексі з солонцями з середньозваженою водною міграцією солей по головному колектору ГК-21 в сумі 6,5 г/л з різким переважанням сульфатів 3 г/л серед аніонів і натрію 1,2 г/л серед катіонів.
4.
Гідроморфний Присивашський степовий полинно-злаковий на каштанових солонцюватих грунтах в комплексі з солонцями і солончаками, з середньозваженою водною міграцією солей по головному колектору ГК-3, в сумі 4 г/л, з переважанням сульфатів серед аніонів 1,6 г/л і кальцію 0,6 г/л серед катіонів.
5.
Гідроморфний Присивашський степовий полинно-злаковий на каштанових солонцюватих грунтах у комплексі з солонцями з середньозваженою водною міграцією солей по головному колектору ГК-4 в сумі 3,9 г/л з переважанням сульфатів серед аніонів 1,4 г/л і кальцію 0,8 г/л серед катіонів.
6.
Гідроморфний степовий полинно-злаковий на каштанових солонцюватих грунтах в комплексі з солонцями і південних чорноземах з середньозваженою водною міграцією солей по головному колектору ГК-5 в сумі 4,8 г/л з переважанням хлору серед аніонів і натрію серед катіонів.
7.
Гідроморфний Присивашський степовий полинно-злаковий на каштанових солонцюватих грунтах у комплексі з солонцями з середньозваженою водною міграцією солей по головному колектору ГК-6 в сумі 5,6 г/л з переважанням сульфатів серед аніонів і натрію серед катіонів.
8.
Гідроморфний Присивашський степовий полинно-злаковий на каштанових солонцюватих грунтах у комплексі з солонцями і солончаками з середньозваженою водною міграцією солей по головному колектору ГК-7 в сумі 6 г/л з переважанням хлору серед аніонів і натрію серед катіонів.
9.
Гідроморфний Присивашський степовий полинно-злаковий на каштанових солонцюватих грунтах у комплексі з солонцями з середньозваженою водною міграцією солей по головному колектору ГК-10 в сумі 5,4 г/л з переважанням хлору серед аніонів і натрію серед катіонів.
10.
Гідроморфний плоско-рівнинний Присивашський степовий полинно-злаковий на каштанових солонцюватих грунтах у комплексі з солонцями з середньозваженою водною міграцією солей по головному колектору ГК-11 в сумі 8,3 г/л з переважанням хлору серед аніонів і натрію серед катіонів.
11.
Гідроморфно-елювіальний Присивашський степовий переважно на лучно-чорноземних грунтах з середньозваженою водною міграцією солей в сумі 2,4 г/л по головному колектору ГК-22 з переважанням сульфатів серед аніонів і натрію серед катіонів.
12.
Гідроморфний плоско-рівнинний Присивашський на каштанових солонцюватих грунтах у комплексі з солонцями і солончаками, які відведені під вирощування рису з середньозваженою водною міграцією солей по огороджувальних скидах у сумі від 2 г/л до 3,4 г/л з переважанням сульфатів і хлору серед аніонів і натрію серед катіонів.
24.Гідроморфний Присивашський низинно-степовий солянково-полинний на каштанових солонцюватих грунтах у комплексі з солонцями зі змішаним типом засолення сульфатним основного фону і хлоридно-сульфатним в солонцях з водною міграцією солей в Сиваш.
25.Гідроморфний Присивашський низинно-степовий солянково-полинний на каштанових солонцюватих грунтах зі змішаним сульфатно-хлоридним і хлоридним типом засолення з водною міграцією солей в Сиваш.
26.Гідроморфний Присивашський низинно-степовий солянково-полинний на каштанових солонцюватих грунтах зі змішаним сульфатно-хлоридним, хлоридним і хлоридно-сульфатним типом засолення з водною міграцією солей в Сиваш.
ВИСНОВКИ ДИСЕРТАЦІЙНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ
1.
Клімат східної частини Кримського Присивашшя посушливий, з жарким літом і помірно м’якою зимою. Середньорічні температури повітря коливаються від 10О до 10,5ОС, середньорічна кількість опадів дорівнює 360 – 460 мм, а сумарне випаровування 700 – 800 мм, тому одержання високих врожаїв більшості сільськогосподарських культур можливе тільки в умовах зрошення.
2.
Гідрогеологічні умови Кримського Присивашшя визначаються геоструктурними відкладами рівнинного Криму. Практичний вплив на ландшафти Кримського Присивашшя справляють підземні води, що знаходяться в четвертинних і неогенових відкладах, які залягають вище регіонального водоупору. Район Присивашської низовини має дуже малу природну дренованість, тому в умовах зрошення тут відбувся інтенсивний підйом грунтових вод, що призвело до підтоплення території, процесів вторинного засолення грунтів. У зв’язку з погіршенням природної дренованості території рівнинного Криму з півдня на північ, в цьому ж напрямку збільшується і засоленість грунтів, змінюються тип засолення і особливості розподілу солей у вертикальному розрізі.
3.
Після будівництва Північно-Кримського каналу широкий розвиток зрошення на Присиваській низовині обумовив формування позитивного водного балансу, що порушило природний режим функціонування ландшафтних систем. Підняття рівня грунтових вод обумовлює необхідність будівництва дренажу. Для відводу дренажно-скидних вод було побудовано більше 800 км колекторів.
4.
Формування об’ємів дренажно-скидних вод на зрошуваних землях відбувається під впливом об’єктивних і суб’єктивних причин.
До об’єктивних факторів можна віднести:
a)
розвиток зрошення на територіях з високим заляганням рівня грунтових вод (вище 5 м);
b)
зрошення грунтів з високими фільтраційними властивостями;
c)
зрошення території з грунтовим покривом, де великий процент (30 – 50%) припадає на сильно засолені грунти і солончаки, в зв’язку з чим необхідно підтримувати систематичний або періодичний промивний режим зрошення;
d)
вирощування сільськогосподарських культур, які потребують високих зрошувальних норм (наприклад, рис).
До суб’єктивних факторів належать:
a)
невиконання рекомендованих режимів зрошення сільськогосподарських культур;
b)
низька організація водокористування на різних рівнях;
c)
недосконала техніка і способи поливів, наявність відкритої (в земляних руслах) зрошувальної мережі.
5.
Сумарний об’єм дренажно-скидних вод з рисових сівозмін східної частини Кримського Присивашшя поступово зменшується. Це пов’язано з покращенням водообліку, водорозподілу і режиму зрошення.
6.
В багатолітньому плані об’єм стоку дренажно-скидних вод зерно-кормових сівозмін поступово зростає. Основною причиною збільшення об’ємів стоку є будівництво нових дренажних систем з зерно-кормових сівозмін.
7.
В ландшафтах Кримського Присивашшя відбуваються складні процеси міграції солей в горизонтальному напрямку по площі і вертикальному профілі грунтів. Основною закономірністю є міграція легкорозчинних солей (NaCl, MgCl2, Na2SO4 та інших) по схилу з виносом їх разом з дренажними водами в Сиваш. Таким чином, на водороздільних ділянках відбуваються процеси розсолення, коли виносяться легкорозчинні солі, але в сольовому балансі підвищених ділянок збільшується кількість важкорозчинних солей (CaCO3, MgCO3, CaSO4, MgSO4). На знижених ділянках при слабкому дренуванні накопичуються легкорозчинні солі. Між цими крайніми проявами формуються геохімічні ландшафти зі змішаним засоленням (NaCl, Na2SO4, CaSO4, MgSO4 та інші).
8.
Склад солей в дренажно-скидних водах скидів з рисових сівозмін і дренажно-скидних вод зерно-кормових сівозмін різний як по окремих колекторах так і за часом відбору проб. Кількість солей коливається від 0,5 г/л до 11 – 12 г/л.
Кількість і якість солей визначається:
a)
характером засолення грунтових вод, грунтів і грунтоутворюючих порід зони активного водообміну;
b)
фільтраційними якостями і властивостями до солевіддачі грунтів і грунтоутворюючих порід;
c)
довготривалістю експлуатації зрошувальної системи;
d)
природною і штучною дренованістюзрошуваного поля;
e)
якістю атмосферних опадів у поливний і міжполивний період;
f)
агротехнікою вирощування сільськогосподарських культур.
Визначальну роль у формуванні рівня мінералізації дренажно-скидних вод відіграють процеси розчинності і вилуговування солей.
Інтенсивність опріснення дренажно-скидних вод на рисових сівозмінах більш висока, ніж на зерно-кормових. Причиною цього є різні за величиною зрошувальні норми.
В початковий період інтенсивного вилуговування водорозчинних солей основну масу солей являють найбільш розчинні солі: сірчанокислий магній (MgSO4), хлористий натрій (NaCl), а пізніше – сірчанокислий натрій (Na2SO4) і сірчанокислий кальцій (CaSO4).
Таким чином, формування рівня мінералізації дренажно-скидних вод, залежить від процесів розчинності і вилугованості солей.
Швидкість розпріснення дренажно-скидних вод на рисових сівозмінах більш висока, ніж на зерно-кормових у зв’язку з різною за величиною зрошувальною нормою.
В початковий період зрошення і інтенсивного вилуговування водорозчинних солей основну їх масу являють більш розчинні солі: сірчанокислий магній (MgSO4), хлористий натрій (NaCl), а пізніше – сірчанокислий натрій (Na2SO4) і сірчанокислий кальцій (CaSO4).
9.
В Кримському Присивашші проявляється сезонна динаміка складу солей в грунтах. В поливний сезон домінує іригаційно-випотний (сприяє сезонному накопиченню солей), а в міжвегетаційний – переважає іригаційно-промивний (забезпечує вилуговування солей сезонної акумуляції). В багаторічному плані при глибинах грунтових вод, вищих 1,5 метра, переважають процеси засолення, а при рівнях глибших 2,5 метра, і особливо при наявності дренажу відбувається розпріснення грунтів.
10.
Залежно від рівня і мінералізації грунтових і поливних вод, від величини зрошувальної норми, інтенсивності сумарного випаровування в грунтах можуть формуватися три варіанти сольових балансів: додатний, нульовий і від’ємний. Додатний сольовий баланс формується при умові переважання сумарного випаровування вологи над сумарним її надходженням. Нульовий сольовий баланс встановлюється при умові, що сезонне накопичення солей дорівнює міжвегетаційному їх вимиванню. І, нарешті, від’ємний сольовий баланс утворюється при умові значного переважання сумарного надходження вологи (за рахунок атмосферних опадів і зрошення) над витратами.
11.
В різних грунтово-кліматичних і гідрогеологічних умовах формуються регіональні сольові баланси, які характеризуються деякою стабільністю, тобто і додатний і від’ємний баланси мають свою точку рівноваги, характерну для даної території. Таку природну рівновагу між накопиченням і вилуговуванням солей можна назвати критичною точкою рівноваги (КТР). При зрошенні мінералізованими водами КТР для різних рівнів мінералізації поливної води буде різною, причому зі збільшенням рівня мінералізації і КТР також зростає. Якщо КТР за своєю величиною переважає допустимий рівень засолення грунтів (за токсичними солями), то необхідно виконати роботи щодо зниження засолення грунтів за допомогою профілактичних промивних поливів.
12.
Максимальні втрати гумусу до 1,0% відмічаються в перші 3–4 роки зрошення нових земель. В подальшому цей процес стабілізується на рівні 0,05–0,08% за рік, а при вирощуванні люцерни в сівозміні 30–35% (від загальної площі), на фоні високої агротехніки баланс гумусу стабілізується і переходить у позитивний. Міграція гумусу по грунтовому профілю при зрошенні мінералізованими водами збільшується, особливо в умовах інтенсивного дренування.
13.
Кількість нітратного азоту значною мірою визначається величиною мінералізації поливної води. Дослідження показують, що оптимальні умови його накопичення складаються при рівні мінералізації 5,0 г/л, більш висока мінералізація знижує його кількість.
14.
Міграція фосфору і калію практично не залежить від величини мінералізації поливної води.
15.
Загальною закономірністю NPK є зниження їх кількості з глибиною.
На основі проведених досліджень і апробації їх у виробничих умовах пропонується комплекс меліоративних заходів, спрямований на оздоровлення грунтово-меліоративної обстановки зрошуваних земель Кримського Присивашшя:
·
для досліджуваної території виділено 26 ландшафтно-геохімічних районів-територій з односпрямованим міграційним потоком речовин, що дає можливість прогнозувати водно-сольові процеси;
·
у зв’язку із сезоним поданням дніпровської води по Північно-Кримському каналу необхідно максимально використовувати її для зрошення полів і питних цілей шляхом акумуляції води в водосховищах та ставках при одночасній ліквідації втрат із цих водойм і покращення меліоративної обстановки на прилеглій території в зоні їх впливу;
·
для запобігання підтопленню, забезпечення регулювання водносольового режиму грунтів необхідні реконструкція діючих зрошувальних систем, заміна застарілої дощувальної техніки, будівництво дренажних систем і високий рівень їх експлуатації;
·
для зменшення кількості дренажно-скидних вод необхідно провести вилучення із сільськогосподарського використання прибережних захисних водоохоронних зон вздовж водостоків зі створюванням на них лісонасаджень або посівом багаторічних трав, які будуть виконувати роль бар’єра, що заважатиме проникненню хімічних речовин в водотоки;
·
повторно використовувати колекторно-дренажні води на зрошення сільськогосподарських культур при суворому дотриманні методичних рекомендацій по вибору і обгрунтуванню технології використання цих вод на зрошення;
·
для запобігання осолонцюванню грунтів, як показала практика, при використанні на зрошення слабомінералізованих (до 2 г/л) нейтральних вод, внесення гіпсу в грунти нормою 4,0 т/га забезпечує нейтралізацію натрію поливної води упродовж 3-х поливних сезонів. Після 3-х поливних сезонів гіпс вноситься новою нормою 4,0т/га. Гіпс необхідно вносити восени на поверхню грунту, в роздрібненому вигляді по свіжозораному зябу. В грунт необхідно вносити рекомендовані норми органічних і мінеральних добрив. Гіпс і гній необхідно вносити в грунт окремо: в перший рік гіпс, а на другий рік гній.
СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ
1.
Супряга И.К., Липатов А.Б., Сирик В.Ф., Сокирко И.А., Вовк А.Г., Вовк Н.Д. Повторное использование сбросных вод рисовых оросительных систем. // Строительство и эксплуатация рисовых систем. – М.: Колос, 1984. – С. 115 – 121.
2.
Супряга И.К., Липатов А.Б., Сирик В.Ф., Вовк Н.Д., Вовк А.Г. Некоторые вопросы управления водным режимом на орошаемых территориях.// Геоэкологические подходы к проектированию природно-технических геосистем. – М.: Институт географии АН СССР, 1985. – С. 78 – 85.
3.
Шищенко П.Г., Супряга І.К., Сірик В.Ф. Вплив зрошення на природне середовище Степового Криму. // Вісник Київського університету. Географія. – К., 1986. – Вип. 28. – С. 68 – 71.
4.
Супряга И.К., Липатов А.Б., Сирик В.Ф., Сидоренко В.Т., Вовк А.Г. Эксплуатационная промывка сильнозасоленных почв с солонцеватыми комплексами. // Доклады ВАСХНИЛ, 1987. – № 10. – С.19-21.
5.
Супряга И.К., Липатов А.Б., Сирик В.Ф., Евтушенко Г.И. Экологические и экономические аспекты нормирования качества оросительной воды. // Мелиорация и водное хозяйство. – М. – 1988. – № 10. – С. 44 – 45.
6.
Супряга І.К., Ляшевський В.І., Сірик В.Ф. До питання про екологічні проблеми в зрошуваному землеробстві. // Проблеми гідромеліорації в Україні. – Дніпропетровськ, 1996. – С. 156 – 160.
7.
Боков В.А., Сирик В.Ф. Методическое руководство к изучению курса “Теория и практика использования природных ресурсов”. – Симферополь: изд. СГУ, 1996. – 31 с.
8.
Сирик В.Ф. Влияние орошения на ландшафты в Крымском Присивашье. // Проблемы формирования экологического мировоззрения. – Симферополь: ТЭИ, 1998. – С. 95 – 96.
9.
Сирик В.Ф., Соседова О.В. Природные условия и экологические проблемы Кировского района Крыма. // Экологические проблемы промышленно-городских агломераций, с/х угодий и рекреационных зон. – Симферополь: ТЭИ, 1998. – С. 95 – 96.
10.
Сирик В.Ф. Соцкова Л.М., Снегур Н.И. Охрана вод: Учебно-методическое пособие. – Симферополь: ТЭИ, 1999. – 121 с.
11.
Супряга И.К., Липатов А.Б., Сирик В.Ф. Промывка сильнозасоленных почв с солонцовыми комплексами. Информ. листок № 87-0061. – Симферополь, 1987. – 4 с.
12.
Супряга И.К., Сирик В.Ф., Блохин П.В. Определение качества поливной воды. Информ. листок № 0097 – 91. – Симферополь, 1991. – 4 с.
13.
Супряга И.К., Липатов А.Б., Сирик В.Ф., Блохин П.В. Проблемы экологии почвенного покрова Крыма. Информ. листок № 053-92. – Симферополь, 1992. – 4 с.
14.
Супряга И.К., Липатов А.Б., Сирик В.Ф., Блохин П.В. Экологические проблемы плодородия почв Крыма. Информ. листок № 17–93. – Симферополь, 1993. – 4 с.
15.
Супряга И.К., Липатов А.Б., Сирик В.Ф. Орошение засоленных каштановых почв и вопросы их солевого режима. // Итоги и перспективы водных мелиораций в Крыму. – Симферополь, 1987. – 90 – 91 с.
16.
Сирик В.Ф. Влияние орошения слабоминерализованными водами на солевой режим лугово-каштановых почв Крымского Присивашья. // Итоги и перспективы водных мелиораций в Крыму. – Симферополь, 1987. – С. 99 – 101.
17.
Супряга И.К., Липатов А.Б., Вовк А.Г., Сирик В.Ф. Почвенно-экологические и экономические аспекты нормирования качества оросительной воды. // Тезисы докл. конф. – Качество воды для орошения. – Алма-Ата, 1988. – С. 32.
18.
Супряга И.К., Липатов А.Б., Сирик В.Ф. Динамика гумуса и элементов питания (NPK) в почвах при орошении различными оросительными нормами и водой различной минерализации. // Мелиорация и химизация земледелия Молдавии. – Кишинёв, 1988. – Ч. 2. – С. 71 – 72.
19.
Супряга И.К., Сирик В.Ф., Тимохин В.М. Экологические аспекты мелиорации южных чёрнозёмов Крыма. // Экологические аспекты использования и охраны почвенных ресурсов Молдавии. - Кишинёв, 1990. – С. 87 – 88.
20.
Сирик В.Ф., Кротов А.П. Влияние орошения на плодородие почв при интенсивном земледелии в Крымском Присивашье. // Плодородие почв в интенсивном земледелии. – Минск, 1991. – С. 70 – 71.
АНОТАЦІЯ
Сірик В.Ф. Вплив зрошення на міграцію речовин в ландшафтах Кримського Присивашшя. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.01 – фізична географія, геофізика і геохімія ландшафтів. Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, Сімферополь, 2000.
Вперше на прикладі темно-каштанових грунтів Криму експериментально визначена вертикальна динаміка кількісного і якісного складу солей, міграція гумусу і NPK, у зв’язку зі зрошенням їх водами різної мінералізації.
Установлено об’єми дренажно-скидних вод і причини їх формування на зрошуваних землях Кримського Присивашшя. Викладено методику геохімічного вивчення міграції речовин під впливом зрошення ландшафтів у Кримському Присивашші. На основі зроблених підходів вивчено сезонну динаміку вмісту солей в грунтах. Виділено головні закономірності міграції солей в горизонтальному напрямі. На основі послідовного, часового вивчення горизонтальної міграції солей виділено ландшафтно-геохімічні райони території досліджень. Запропоновано комплекс заходів, спрямованих на оптимізацію природокористування в Кримському Присивашші.
Ключові слова: ландшафт, зрошення, вплив, солі, грунт, міграція, дренажно-скидні води, ландшафтно-геохімічний район, ПКК – Північно-кримський канал.
АННОТАЦИЯ
Сирик В.Ф. Влияние орошения на миграцию веществ в ландшафтах Крымского Присивашья. Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени кандидата географических наук по специальности 11.00.01 –
