Структурно-системные и ретроспективные анализы результатов экспериментальных и производственных исследований по регулированию и управлению основными факторами возделывания риса на орошаемых землях показали, что для повышения продуктивности рисового севооборота на базе сложившихся почвенно-мелиоративных условий необходимо улучшить водный режим возделываемых культур, включая рис [1].
Рис за вегетационный период потребляет наибольшее количество воды по сравнению с другими орошаемыми сельскохозяйственными культурами. Потребность в таком большом объеме поливной воды вызвана не столько транспирацией и испарением, сколько затратами воды на создание рису особых экологических условий выращивания, что и стало объектом многих исследований [2–5]. На основе результатов этих исследований были разработаны режимы орошения риса, включающие оросительную норму и технологию затопления и учитывающие фазы его развития.
Однако специфические особенности засоленных почв потребовали необходимость изучения режима орошения для неблагоприятных почвенно-мелиоративных условий, в частности для южных регионов Казахстана и Центральной Азии. Актуальность проблемы связана с сохранением мелиоративного состояния земель, повышением продуктивности сельскохозяйственных культур, использованием водных ресурсов, так как возделывание затопляемого риса приводит к деградации орошаемых земель и прилегающих к ним территорий.
Урожайность риса как доминирующей культуры в регионах Центральной Азии и Казахстана при произрастании на засоленных почвах зависит от уровня минерализации грунтовых вод, степени засоления, солевого режима воды в рисовых чеках. На рисовых чеках, где концентрация солей в воде превышает 2,0–2,5 г/л в период всходов и 3,0–3,5 г/л в период кущения, растительный организм отстает в своем развитии, верхушки листьев желтеют, снижается продуктивность [6, 7].
В связи с этим для улучшения экологических условий развития и повышения продуктивности риса необходимо сократить концентрацию солей в воде и почве.
Материалы и методы исследования
Для изучения водно-солевого режима и баланса при поливе риса с использованием дренажно-сбросных вод в объеме 15 % от водоподачи в 2016 году были поставлены опыты на опытном поле Акдалинской рисовой системы площадью 99 га и контрольном поле ТОО «Наурызбай» площадью 129 га земли. Повторность опытов двухкратная.
В настоящее время используемая площадь орошаемых земель Акдалинской оросительной системы составляет 30 934,01 га, в том числе: Бакбактинская – 16 140,15 га и Баканаская – 14 793,86 га под посевы сельскохозяйственных культур выделено 4 984,73 га (16 % от общей площади). Основными видами посевных площадей являются: рис – 9 914,7 га ( 32 % от общей площади), люцерна – 8 823,8 га (28 % от общей площади), пшеница – 3 757,3 га (12 % от общей площади); ячмень – 968,5 га (3,0 % от общей площади). Под мелиоративное поле было отведено 1 109,1 га (3,6 % от общей площади). Забор воды из р. Иле и подачу в оросительные системы осуществляет Государственное коммунальное предприятие водного хозяйства. За оросительный период средний гидромодуль водозабора равен 5,35 л/с га, подачи воды в рисовые чеки – 2,75 л/с га [8].
Исследования почвогрунтов вели в следующих направлениях :
– оценивали засоление почвы (содержание воднорастворимых солей определяли методом водной вытяжки);
– определяли рассоление почв и подъем уровня грунтовых вод на посевах риса в период орошения;
– изучали снижение уровня грунтовых вод и подъем солей от них в осеннее-зимний период.
Водный баланс орошаемых земель опытного поля ТОО «ОТЕФ-Акдала» Алматинская область рассчитывали по общепринятой формуле в области гидрологии орошаемиых земель:
М + Р + Пг + Fос – Е – F – Д – От = ± DS,
где М – объем водоподачи оросительных вод;
Р – величина выпавших атмосферных осадков;
Пг – поступление от подземных вод на массив орошения;
Fос – фильтрация из оросительной сети;
Е – величина суммарного испарения;
F – объем фильтрации в зону аэрации;
От – отток грунтовых вод.
±D S – невязка баланса.
Все экспериментальные данные статистически обрабатывали с использованием компьютерной программы «Microsoft Excel».
Результаты исследования и их обсуждение
Анализ воднобалансовых исследований на Акдалинском массиве в 2016 году показал, что водоподача для посева доминирующей культуы риса составляет 26082 м3/га, поступление от грунтовых вод и атмосферных осадков – 1280 м3/га. В расходной части водного баланса суммарное испарение на посевах риса составляет 9400 м3/га, фильтрационный и дренажный сток – 16102 м3/га и отток грунтовых вод 1800 м3/га. На опытном поле рисовой системы устойчиво сохраняется равновесие водного баланса: сумма составляющих приходной части водного баланса равна 27362 м3/га, расходной части – 27302 м3/га, невязка составляет +0,2 %, в пределах допустимого. На контрольном поле расходная часть водного баланса превышает расходную часть опытного поля на величину поверхностного сбросного стока – 3740 м3/га, остальные составляющие элементы водного баланса были близки с опытным полем (табл. 1).
Таблица 1
Водный баланс опытного поля «ОТЕФ-Акдала» и контрольного поля «Наурызбай» Акдалинской рисовой системы, м3/га
|
Состаляющие водного баланса |
Наименование элементов водного баланса |
На посевах риса опытного поля |
На посевах риса контрольного поля |
|
Приходная часть |
Водоподача |
26082 |
29820 |
|
Атмосферные осадки |
920 |
920 |
|
|
Поступление от грунтовых вод |
360 |
307 |
|
|
Всего |
27362 |
31047 |
|
|
Расходная часть |
Суммарное испарение |
9400 |
9400 |
|
Фильтрационный и дренажный сток |
16102 |
19878 |
|
|
Сбросной сток |
3740 |
||
|
Отток грунтовых вод |
1800 |
1700 |
|
|
Всего |
27302 |
30978 |
|
|
Сальдо баланса |
60 |
69 |
|
|
Невязка, % |
0,2 |
0,2 |
|
Из водного баланса следует, что норма водопотребления рисового поля составляет на опытном поле 27302 м3/га, на контрольном поле 30978 м3/га, водоотведение на опытном поле 16102 м3/га, контрольном – 19878 м3/га.
Рис и грунтовые воды – понятия неразделимые. На рисовой оросительной системе формируется бугор грунтовых вод (верховодка), уровень воды в которых в межполивной период устанавливается на отметках бытовых горизонтов воды в каналах коллекторно-сбросной и дренажной сети, а в поливной период – на посевах риса, на отметках уровня воды в рисовых чеках. Иными словами, поверхностные воды в чеках в поливной период смыкаются с грунтовыми. В зависимости от исходного содержания солей в почвогрунтах зоны аэрации, глубины залегания и химический состав грунтовых вод, минерализация верховодки находится в пределах от 3–4 г/л (незасоленные земли) до 15–20 г/л и более (засоленные земли) [9].
В результате многолетних исследований под руководством академика НАН РК А.Рау установлено, что уровень засоления и состав солей в почвах рисового поля зависит от региональной миграции солей в почвенной структуре и минерализации грунтовых вод. Тип засоления почвы рисовых полей – хлоридно-сульфатно-натриевый, степень засоления – от слабого до среднего [7, 9, 10]. .При подсчете солевого баланса опытного поля «ОТЕФ-Акдала» и контрольного поля ТОО «Наурызбай» Акдалинской рисовой системы данная идея получила свое подтверждение, что выращивание риса на засоленных почвах приводит к их рассолению, т.е. вынос солей преобладает над поступлением. Подтверждено, что степень засоления почвы в весенний период перед посевом риса, выше, чем в осенний период, уровень засоления уменьшается на 0,1 % (если весной, перед посевом риса, минерализация составлила 3,3 г/л, то осенью после уборки риса снизилась до 2,3 г/л). Тип засоления почвы после уборки риса – сульфатно-натриево-кальциевый, степень засоления становится низкой. Снижение минерализации грунтовых вод происходило за счет выноса солей в дренажно-сбросные каналы фильтрационными водами. Например, на контрольном поле вынос солей преобладает над поступлением на 2,8 т/га, невязка баланса – –1,1 %, а в опытном поле общий солевой баланс –2,7 т/га, невязка баланса – –1,2 % (табл. 2).
Таблица 2
Солевой баланс опытного поля «ОТЕФ-Акдала» и контрольного поля «Наурызбай» Акдалинской рисовой системы, т/га
|
Элементы солевого баланса |
На посевах риса опытного поля |
На посевах риса контрольного поля |
|
Запас солей зоны аэрации перед посевом риса |
207,8 |
212,1 |
|
Поступление солей с оросительной водой |
15,6 |
23,8 |
|
Поступление солей от грунтовых вод |
1,2 |
0,98 |
|
Всего |
224,6 |
236,9 |
|
Запас солей зоны аэрации после уборки риса |
152,3 |
158,4 |
|
Вынос солей фильтрационным и сбросным стоком |
69,7 |
70,6 |
|
Вынос солей дренажным стоком и оттоком грунтовых вод |
5,4 |
4,8 |
|
Всего |
227,4 |
239,0 |
|
Сальдо баланса |
-2,8 |
-2,7 |
|
Невязка,% |
-1,2 |
-1,1 |
Интенсивность процессов рассоления земель при возделывании риса и засолении во время выращивания сопутствующих культур находится также в прямой зависимости от мелиорирующего действия дренажа. Непременным условием, обеспечивающим отрицательный солевой баланс почв зоны аэрации и грунтовых вод на рисовых системах, является отток грунтовых вод с рисовых массивов и свободная инфильтрация воды из рисовых чеков в объеме 40–60 м3/га сутки, в период поддерживания слоя воды на рисовых чеках. Возможность выращивания на засоленных землях риса и других культур появляется в результате инфильтрации воды и выноса солей из пахотного слоя почв. При инфильтрации воды с затопленного рисового чека 4 мм/сутки, через 10 суток содержание солей в 0–30 см слое почвы снижалось в 2–3 раза, что обеспечивает повышение продуктивности риса. Полученные данные согласовываются с ранее полученными результами, что при возделывании риса в течение 2–3-х лет происходит рассоление почв [7, 8, 10].
Заключение
Внедрение технологии орошения риса с использованием дренажно-сбросных вод весьма эффективно как по водосбережению, так и повышению их урожайности. Мелиоративное состояние орошаемых земель улучшается за счет выноса солей в дренажно-сбросные каналы фильтрационными водами, и рис, как мелиорирующая культура возделывания, обеспечивает рассоление почв.