ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ
УДК 631.48
МНОГОЛЕТНЯЯ ДИНАМИКА ЗАСОЛЕНИЯ ОРОШАЕМЫХ ПОЧВ ГОЛОДНОСТЕПСКОГО ПЛАТО И МЕТОДЫ ЕЕ ВЫЯВЛЕНИЯ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ*
© 2010 г. Д. И. Рухович, Е. И. Панкова, Г. И. Черноусенко, П. В. Королева
Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7
Поступила в редакцию 02.06.2009 г.
По материалам аэро- и космоснимков раннеосеннего срока съемки по единой методике, основанной на анализе структуры почвенного покрова (СПП) — пятнистости полей хлопчатника, составлена серия карт засоления почв (1983—2000 гг.) на территорию бывшего совхоза им. У. Юсупова (новая зона орошения Голодной степи, Узбекистан). Почвы массива — ирригационно-гидроморфные, преимущественно среднезасоленные с участием незасоленных и сильнозасоленных. Для выявления многолетней динамики засоления почв сопоставлялись карты засоления почв наложением их друг на друга попарно или совмещением всех шести карт за анализируемый период. Установлено, что многолетняя динамика засоления не может быть определена на основе сравнения данных лишь за два срока наблюдений. Предложено составление карты трендов, показывающих направленность солевого процесса за весь период наблюдений, карты динамичности, отражающей степень изменчивости засоления почв в пределах сравниваемых контуров, карты стабильного засоления, выявляющей контуры устойчивого засоления за все годы наблюдений и ряд других карт. Создание перечисленных выше карт позволило установить, что значительная площадь исследуемой территории характеризуется крайне неустойчивым засолением и разнонаправленными процессами засоления— рассоления, изменяющимися от года к году от слабого до сильного засоления и наоборот. При этом господствующим в течение всех лет наблюдений оказалась средняя степень засоления метрового слоя почвы со слабо выраженной тенденцией к возрастанию засоления и уменьшению площадей незасоленных и слабозасоленных почв.
ВВЕДЕНИЕ
Проблема изучения многолетней динамики свойств почв является одной из главных в почвоведении. Особенно остро она стоит в аридных регионах, где широко проявляются процессы вторичного засоления, связанные с орошением, подъемом уровня грунтовых вод и формированием ирригационно-гидроморфных или полугидро-морфных почв. Слежение за процессом вторичного засоления является важной проблемой, которая на современном этапе развития науки не может быть решена без привлечения методов дистанционного зондирования (ДЗ), в том числе материалов космической съемки. Именно этой проблеме и посвящена данная работа, что определяет ее актуальность, научную и практическую значимость.
Цель работы — изучить и оценить на основе материалов дистанционного зондирования многолетнюю (1983—2000 гг.) динамику засоления орошаемых почв хлопкосеющей зоны центральной части Голодностепской равнины на примере бывшего совхоза № 10 им. Усмана Юсупова.
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 0704-00136).
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Территория совхоза (рис. 1) имеет площадь 8000 га и расположена в новой зоне орошения Голодной степи в центральной части Голодностеп-ской равнины. Это древняя останцовая пролюви-ально-аллювиальная поверхность Голодностеп-ского плато с отметками 270—280 м над ур. м. и очень слабым уклоном поверхности (0.0008— 0.0003) на юго-запад.
Природные условия новой зоны орошения Голодной степи хорошо изучены [5, 7, 14 и др.]. В климатическом отношении Голодная степь относится к области полупустынь с теплым континентальным климатом. Средняя годовая температура + 12.5°С, средняя температура января —0.3—2.3°С, июля 27—30°С. Годовое количество осадков составляет 250—300 мм. Испаряемость >1000 мм [5].
В гидрогеологическом отношении территория бывшего совхоза относится к зоне рассеивания грунтовых вод с их изначальным (до орошения) уровнем 15—20 м, минерализацией от 15 до 50 г/л и хлоридно-сульфатно-натриевым составом. Источником питания грунтовых вод является подземный поток, идущий с гор. Отток грунтовых вод затруднен из-за слабого уклона и плохой дре-нированности территории.
Рис. 1. Положение объекта исследования на территории
обозначены земли бывшего совхоза им. Юсупова).
До начала орошения почвы Голодностепского плато были представлены светлыми сероземами [14], сформированными на лёссовидных суглинках, подстилаемых слоистыми озерно-аллюви-альными отложениями неоднородного гранулометрического состава. Почвы в верхнем метре были не засолены, с 1.5—2 м засолены и гипсо-носны, характеризовались плохой дренирован-ностью и невысоким (0.3—0.1 м/сут) коэффициентом фильтрации [5].
С юга к территории Голодностепского плато примыкает сазовая зона подгорной равнины, то есть зона выклинивания грунтовых вод, идущих со стороны Туркестанского хребта. Воды сазовой зоны до орошения имели высокую минерализацию, хлоридно-сульфатный или сульфатно-хло-ридный состав. В сазовой зоне до начала орошения в отличие от Голодностепского плато формировались полугидроморфные и гидроморфные засоленные и сильнозасоленные почвы преимущественно сульфатного, реже хлоридного засоления. При этом засоление в полугидроморфных почвах в отличие от автоморфных отмечалось до орошения уже в первом метре почвенного профиля.
Орошение исследованной территории началось с 1966 г. и ведется из левой ветки центрального отвода Южного Голодностепского канала. Во-дообеспеченность хозяйства удовлетворительная. На территории была построена коллекторно-дре-нажная сеть, глубина дренажа 2.5—3 м. Оросительные воды подавались по лотковой сети. По-
новой зоны орошения Голодной степи (белой штриховкой
лив проводился 4—6 раз за вегетационный период, планируемая оросительная норма 5600— 6400 м3/га.
С началом орошения на территории бывшего совхоза им. Юсупова происходит резкий подъем уровня грунтовых вод (УГВ) до 3—4 м [7], в результате чего автоморфные почвы — сероземы светлые переходят в полугидроморфные (иррига-ционно-гидроморфные) сероземно-луговые почвы [7].
В середине 70-х годов после 8 лет орошения почвы оставались в основном незасоленными, засоление в верхнем метре орошаемых сероземов проявилось лишь на 4% площади [11]. Учет мелиоративной обстановки показал, что на орошаемых землях, УГВ находился в этот период на глубине 3—5 м, а во время интенсивных поливов (июль) повышался на 1—2.5 м. Из обследованных полей в 1985—88 гг. закрытый дренаж в пределах земель совхоза не работал или плохо работал на большей части территории совхоза [21]. Это привело к тому, что к середине 80-х годов площадь засоленных почв в пределах района исследования резко увеличилась, а почвы совхоза перешли в разряд сероземно-луговых ирригационно-гидро-морфных разной степени засоления, в том числе и вторичных солончаков преимущественно сульфатно-натриевого состава [19].
Таким образом, светлые сероземы незасолен-ные в первом метре почвенного профиля примерно через 15—20 лет после начала орошения пере-
шли в категорию ирригационно-гидроморфных засоленных почв, близких по засолению к природным полугидроморфным почвам сазовой зоны. В это время УГВ, регулируемый коллекторно-дренажной сетью, установился на глубине 2.5—3 м. Минерализация воды была достаточна высокая — 10—50 г/л, состав солей в воде преимущественно хлоридно-сульфатный и сульфатно-хлоридный. Засоление почв первого метра почвенного профиля — преимущественно сульфатное. Учитывая особенности климата Голодной степи, а именно, высокую температуру и испаряемость, очевидно, что близкие минерализованные грунтовые воды (2—3 м) неизбежно должны были привести к развитию процессов вторичного засоления почв, что и проявилось на территории новой зоны орошения Голодной степи.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Во второй половине XX в. интерес к проблеме использования методов ДЗ, для оценки засоления был очень высок как в нашей стране [1—4, 6, 9— 12, 15-19, 22, 23], так и за рубежом [24-30].
Для картографирования и учета площадей засоленных почв использовался метод дистанционного зондирования в сочетании с полевыми работами. Для решения поставленной в данной работе проблемы — изучить многолетнюю динамику засоления почв орошаемых территорий на основе дистанционных методов исследования - использовался картографический (площадной) метод оценки засоления почв, то есть проводилось определение по аэрофотоснимкам (АФС) площадей почв, характеризуемых разной степенью засоления верхнего метрового слоя. Для дешифрирования АФС была использована методика, разработанная ранее Панко-вой, Мазиковым [16, 17], в которой при оценке засоления орошаемых почв кроме фототона использовался рисунок изображения, отражающий СПП. Согласно этой методики, для составления карты можно использовать АФС, сделанные только в августе-сентябре после прекращения поливов в год составления карты. Оценка засоления почв основана на дешифрировании материалов АФС, отражающих состояние хлопчатника и люцерны [19], то есть на методе индикационной геоботаники. Наземные обследования в 1986 г. проводились методом наземной солевой съемки с использованием АФС. Выбор мест заложения скважин для статистического обоснования дешифровочных признаков и получения информации о засолении почв определялся рисунком изображения АФС. Скважины закладывались до глубины грунтовых вод. Отбор образцов для анализа засоления велся послойно с глубин: 0—25, 25—50, 50—100, 100—150, 150—200, 200—250 см. Химические анализы проводились в лабораториях Почвенного института им. В.В. Докучаева и опорного пункта Почвенного института в пос. Бустон.
Степень засоления почв оценивалась по содержанию натрия в водной вытяжке 1 : 5 [13].
По фотоизображению на панхроматических снимках масштаба 1 : 10000 выделялись четыре различных по засолению почв типа контуров: 1) контуры темно-серого тона с количеством мелких (^ < 10 м) светлых пятен <10% — характеризовали почвы преимущественно слабозасоленные и незасоленные с концентрацией № в метровом слое <2 ммоль-экв/100 г почвы; 2) контуры пятнистые с долей светлых пятен 10—40% преимущественно слабо- и среднезасоленные почвы с содержанием № в метровом слое — 2—4 ммоль-экв/100 г почвы; 3) контуры пятн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.