Ирригационно-мелиоративный почвенный мониторинг
Этот вид мониторинга направлен на контроль состояния орошаемых земель. Ирригационно-мелиоративный мониторинг возложен на государственную гидрогеологомелиоративную службу (ГГМС).
Основные задачи службы мелиоративного контроля следующие.
1. Оценка мелиоративного состояния орошаемых земель, эффективности мелиоративных мероприятий, достоверности почвенно-мелиоративных прогнозов и расчетов.
2. Прогноз направленности почвенно-мелиоративных процессов.
3. Разработка эксплуатационных, гидротехнических и других мелиоративных мероприятий, обеспечивающих устойчиво высокое плодородие почв.
Мониторинг орошаемых земель распространяется на
земли независимо от характера их пользования и их правового режима и охватывает другие категории земель в границах мелиоративной системы или в зоне ее влияния. Ответственность за выполнение требований по ведению мониторинга орошаемых земель несут организации, осуществляющие мониторинг, органы управления сельским хозяйством, а также землепользователи и землевладельцы этих земель.
Ирригация земель приводит к изменению всего природного комплекса: рельефа, подземных, грунтовых, речных и коллекторно-дренажных вод, почв и растительности.
Наибольшее воздействие на орошаемых массивах на почву оказывает вода. Именно избыток воды и ее неудовлетворительное качество вызывают подъем уровня грунтовых вод, засоление, осолонцевание, подтопление и переувлажнение орошаемых и прилегающих к ним массивам. Поэтому ирригационно-мелиоративный мониторинг предполагает обязательное слежение за качеством оросительных и сбросных вод.
Особая ситуация складывается на рисовых полях. Специфика возделывания риса в условиях затопления нарушает гидрохимическое равновесие в системе почва — вода — соли, так как соли привносятся с оросительными водами, меняется тип водного режима. Это сопровождается подъемом УГВ, осолонцеванием, вымываются минеральные и органические вещества.
Для прогнозирования этих процессов необходимо учитывать количественные закономерности формирования водного и солевого режимов, а также динамическое равновесие различных форм солей (растворенных в поровом растворе, сорбированных ППК).Мониторинг состояния орошаемых земель, в том числе и рисовых, предполагает ведение постоянных наблюдений за режимом грунтовых вод, наличием солей в них и в поливной воде, а также в пахотном слое на чеках. Для обеспечения наблюдений необходима закладка скважин режимной сети, стационарных площадок, гидрохимических постов, организация лабораторий, оснащенных необходимым оборудованием для проведения анализов.
Методика по организации и ведению мониторинга орошаемых земель разработана по результатам многолетних исследований специалистами ГУ ЮжНИИГиМ (Скуратов и др., 2000).
Контроль качества оросительных и сбросных вод осуществляют по следующим параметрам: минерализация, pH, химический состав солей; содержание загрязняющих веществ (ТМ, пестициды, нитраты, радионуклиды).
Контроль состояния грунтовых вод ведется по следующим показателям: уровень грунтовых вод; минерализация, pH, химический состав солей; содержание загрязняющих веществ.
Важен выбор контролируемых показателей. Количество индикаторов должно быть необходимым и достаточным — их не должно быть слишком много (это необоснованно удорожает стоимость работ), но их должно быть достаточно для выявления экологической опасности орошения.
Индикаторами ранней диагностики служат показатели: влажность в слое 0—100 см; щелочность почвы в слое 0—100 см; плотность почвы в пахотном и подпахотном слоях; пористость почвы в пахотном и подпахотном слоях; водносолевой состав послойно (0—20, 20—40, 40—60 и т. д. вплоть до грунтовых вод); недоокисленные токсичные вещества в слое 0— 100 см; содоустойчивость в слое 0— 100 см.
При краткосрочном мониторинге список индикаторов пополняется рядом показателей: pH в слое 0—100 см; солонцеватость в слое 0—100 см; содержание доступных растениям элементов питания (легкогидролизуемый и нитратный азот, подвижный фосфор, обменный калий в слоях 0 — 20, 20 — 40, 40 — 60, 60 — 80, 80—100 см).
Часто показатели ранней диагностики рассматривают совместно с краскосрочными показателями.Наиболее трудоемким является определение долгосрочных показателей: содержание, запасы и фракционно-групповой состав гумуса в слоях 0 — 20, 20 — 40, 40 — 60; структурное состояние в пахотном и подпахотном слоях; состав обменных оснований в слое 0— 100 см; содержание карбонатов и гипса в слоях 0 — 20, 20 — 40, 40 — 60; минералогический состав в слоях 0 — 20, 20 — 40, 40—60.
На орошаемых территориях применяются повышенные нормы удобрений, пестициды, поэтому для контроля биологической активности почвы рекомендуют периодически определять нитрификационную способность почвы и общее число микроорганизмов.
Одним из основных показателей производительной способности почвы является урожайность сельскохозяйственных культур, сверяемая для каждого вида растений с соответствующим ГОСТом.
Государственная гидрогеолого-мелиоративная служба (ГГМС) организует проведение на орошаемых землях стационарных режимных наблюдений уровня грунтовых вод (3 раза в месяц), поддержание работы режимных скважин, периодически проводится солевая съемка, слежение за качеством оросительной воды.
Наблюдения за почвенным плодородием на орошаемых землях — прерогатива агрохимической службы. Мониторинг сводится к определению уровня обеспеченности питательными элементами, контролируется содержание обмен- ного натрия (определение этого показателя ограничивается в последнее время). Этих исследований явно недостаточно для решения стоящих перед данными службами задач, и говорить о полноценном мониторинге не приходится. Агрохимслужба должна существенно расширить набор контролируемых показателей (табл. 11.3).
Каждая оросительная система должна иметь определенное количество водно-балансовых станций и водно-солевых стационаров, основная задача которых — детальное изучение процессов формирования гидрогеологических и почвенно-мелиоративных условий, особенностей сезонного, годового, многолетнего режима уровня и химического состава грунтовых вод в увязке с солевым режимом поч- вогрунтов в зоне аэрации.
Мониторинг почвенных свойств необходимо проводить на экспериментальных участках (полигонах мониторинга), характеризующихся наиболее типичными мелиоративными и почвенными условиями. Там, где эволюция почвенных и гидрогеологических показателей протекает в ускоренном темпе, полигоны мониторинга рекомендуется размещать на участках с более сложными мелиоративными условиями.Там же, где изменение почвенно-гидрологических характеристик проходит медленно, следует выбирать для полигонов участки со средними мелиоративными условиями.
Так как почвенный покров неоднороден по своим свойствам в пространстве, для получения достоверных данных необходимо учитывать пространственное варьирование определяемых показателей. Для оценки полученной информации разработан классификатор, в котором даны критерии мониторинга орошаемых земель.
Для примера приводим результаты контроля солевого режима на рисовых чеках АО «Черноерковское» Славянского района Краснодарского края (Сафронова, 2005). Почва — лугово-болотная глинистая (рис. 11.1).
В слое 0 — 30 см наблюдаются наибольшие изменения запаса солей, так как именно через этот слой проходит наибольшее количество влаги при поливном режиме или почвенного раствора в случае выпотного режима на поверхности. Природными факторами солевого режима засоленных почв являются атмосферные осадки, вызывающие нисходящие потоки почвенной влаги, а также испарение и транспирация грунтовых вод, обусловливающие восходящие токи растворов.
Таблица 11.3
Показатели почвенного плодородия и периодичность их определения в ходе ведения мониторинга орошаемых
земель (Скуратов, 2000)
| Показатель | Метод опре- деления | Порядок опробования | Служба | |
| Периодич ность | Глубина, м | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Водно-физические свойства | ||||
| Структурно- агрегатный состав | По Савви- нову | Ежегодно | 0,6 | АС |
| Плотность скелета почв | По Качин- скому | 1,0 | ГГМС, АС | |
| Гранулометрический состав | По Качин- скому | 1 раз в 5 лет | 3 | АС |
| Микроагрегат- ный состав | По Качин- скому | 0,6 | ||
| Коэффициент дисперсности | Расчетный | 1 | ||
| Порозность | Расчетный | Ежегодно | 1 | |
| Плотность твердых фаз | Пикномет рический | 1 раз в 5 лет | 2 | АС |
| Водопроницае мость | По Качин- скому | 0,6 | ||
| Наименьшая полевая влагоем- кость | Метод заливаемых площадок | 1 | ГГМС | |
| Влажность | Термост.-весовой | 4 — 5 раз в год | 1 | |
| Физико-химические свойства | ||||
| Водная вытяжка | Общеприня тая | 2 раза в год | 3 | ГГМС |
| Состав ППК | 3 | АС | ||
| Содоустойчи- вость | По Бобкову | 1 | ||
Окончание табл.
11.3| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Гипс | Общеприня тая | 1 раз в 5 лет | 0,6 | АС |
| Карбонаты | По Голубеву | 0,6 | ||
| Минералогический состав | По Голубеву | 0,6 | ||
| Загрязнение почв тяжелыми металлами | Общепринятые методы | 0,6 | ||
| Агрохимические свойства | ||||
| Гумус, % | По Тюрину | Ежегодно | 1 | АС |
| Фракционногрупповой состав гумуса | По Пономаревой-Плотниковой | 1 | ||
| Аегкогидролизу- емый состав | По Тюрину-Кононовой | 2 раза в год | 1 | |
| Подвижный фосфор, калий | Общепринятая методика | По фазам развития растений | 1 | |
| Недоокисленные вещества | По Бобкову | 0,4 | ||
| Качество оросительных, грунтовых, коллекторно-дренажных вод | ||||
| Минерали зация и химический состав | Общепринятая методика | 2 — 3 раза в год | ГТМС | |
| Уровень грунтовых вод | — | |||
| Отточность дренажных вод | — | |||
| Загрязнение вод | - | |||
| Наблюдения за растениями | ||||
| Учет урожая | Общепри- нятая методика | Opt. сроки | - | АС |
| Загрязнение продукции | При необх. | — | ||
слой 0 — 30 см
рис
время
отбора
Рис. 11.1. Результаты наблюдений по запасам солей на стационарной площадке № 23, слой 0—30 см (данные КГМГУ)
Рассоление почв вызывается нисходящими токами почвенных растворов, когда сумма и концентрация солей в корнеобитаемых и особенно в пахотных горизонтах сильно уменьшается.
Для оценки типа солевого режима можно использовать коэффициент сезонной аккумуляции, или коэффициент выноса солей (КВС) (Сафронова, 2005). КВС рассчитывается как частное от деления разности показателей весеннего и осеннего содержания легкорастворимых солей в определенном слое почвы на содержание солей весной:
КВС дает возможность оценить, произошло ли (и в каком размере) в течение вегетационного периода увеличение запаса солей в тех или иных частях почвенного профиля.
В зависимости от комплекса природных и хозяйственных условий, климата, глубины залегания и степени минерализации грунтовых вод, свойств поливной воды, качества обработки почвы годовой цикл солевого режима приводит к различным конечным результатам. Если размер сезонного засоления почвы приблизительно равен сезонному рассолению, то запас солей в почве из года в год не увеличивается (обратимый тип солевого режима). Если сезонное засоление превышает сезонное рассоление, то запас солей в ней из года в год возрастает (необратимое засоление).
11.4.