Гидрологические аспекты улучшения эколого-мелиоративного состояния заболоченных почв левобережной зоны рисосеяния Кубани

Актуальность темы

Рис на земном шаре является наиболее древней и распространенной продовольственной культурой: его возделывают более 7 тысяч лет, а по площади посевов (150 млн. га) он уступает только пшенице. Рис составляет половину рациона 1,6 млрд. человек и от 25 до 50% рациона еще 400 млн. человек, при этом к настоящему времени на земном шаре нет ни одной страны, население которой не употребляло бы в той или иной мере продукты из рисовой крупы.

Ареал риса простирается от 50 градусов северной широты до 40 градусов южной широты и охватывает регионы, находящиеся как ниже уровня моря (Прикаспийская низменность и плавни Кубани в Российской Федерации), так и возвышающиеся над ним до 2500 метров (Индонезия, Бирма, Непал и др.). Границей распространения культуры риса в южном полушарии является Австралия, в северном — Ростовская область Российской Федерации. Краснодарский край примыкает к северной границе рисосеяния. Здесь распространены в основном раннеи среднеспелые сорта с продолжительностью вегетационного периода 100−120 дней.

Мировое производство риса колеблется по годам в пределах 420−440 млн. тонн, а потребность населения планеты в этом продукте составляет 450−460 млн. тонн, при этом, по данным ФАО, она ежегодно увеличивается на 3% в связи с активным ростом населения в странах Юго-Восточной Азии и Африки. По этой причине ЮНЕСКО считает необходимым увеличить производство риса путем создания и быстрого распространения новых высокоурожайных сортов и совершенствования мелиоративной агротехники. Так, например, с 1960 по 1980 гг. средняя урожайность риса в азиатских странах возросла на 40%, а объем его производства — более чем на 60%, благодаря прежде всего совершенствованию агротехники риса и внедрению современных сортов, приспособленных к природно-климатическим условиям регионов возделывания. В настоящее время в Азии насчитывается более 100 тыс. сортов риса, из них новой селекции около 5 тыс. Агротехникой риса занимаются опытные станции и научные учреждения.

Для сельского хозяйства России рис является новой культурой. В 1929 году Совет Труда и Обороны принял решение о сельскохозяйственном освоении плавней Кубани с изучением возможности возделывания риса. Это решение с современных позиций можно по праву считать историческим, так как благодаря ему Россия в настоящее время имеет научную и промышленную базу для производства собственного риса в объеме до 1 млн. тонн. До этого в небольших объемах он завозился из республик Средней Азии и Азербайджана, а в основном — из Китая, Индии и других стран, за что приходилось рассчитываться природными ресурсами — лесом, нефтью, минеральными удобрениями, цветными металлами.

Краснодарский край стал основным поставщиком риса в Российской Федерации: в 1975;90 гг. его производство достигло 800 тыс. т при средней урожайности 4,2 т/га. В левобережной зоне рисосеяния Кубани за годы послевоенных пятилеток построено шесть крупных рисовых систем общей площадью 67,5 тыс. га — Чибийская (8,7 тыс. га), Адыгейская (3,5 тыс. га), Афипская (16,7 тыс. га), Федоровская (18,6 тыс. га), Крюковская (10,0 тыс. га) и Варнавинская (10 тыс. га). Системы отличались достаточно высоким инженерным и экологическим уровнем, обеспечивая получение стабильных урожаев риса (4−5 т/га), овощей (15−25 т/га) и сена многолетних трав (7−10 т/га). Однако многолетняя практика эксплуатации рисовых систем выявила негативные тенденции — урожайность риса снижается, а засоренность полей влаголюбивой и болотной растительностью увеличивается, что потребовало применения в значительных объемах гербицидов для их уничтожения, приведших к загрязнению водоприемников рисовых систем их остатками. В частности урожайность риса за 25 лет снизилась в среднем на 24% с 49,7 ц/га в 1971;1976 гг. до 34,2 ц/га в 1985;1990 гг., а вынос остатков гербицидов в гидрографическую сеть увеличился в 3 раза. Установление причин мелиоративно-экологической нестабильности рисовых агроландшафтов и разработка мер по их предотвращению или смягчению негативных тенденций имеет большое народнохозяйственное значение, что указывает на актуальность темы диссертационной работы.

Цели и задачи исследований. Исследования проводились с целью совершенствования мелиоративной агротехники возделывания риса с разработкой научно-обоснованных приемов и нормативов осушения избыточно увлажненных в межполивной период почв рисовых полей для создания наиболее благоприятных почвенно-мелиоративных условий, обеспечивающих повышение их продуктивности и конкурентноспособности, а также снижение себестоимости товарного риса не менее чем на 20−25%.

Для достижения поставленной цели приняты к решению следующие задачи:

1. Выявить объективные причины снижения урожаев риса на тяжелых слабоводопроницаемых почвах левобережья Кубани.

2. Определить динамику формирования поверхностных и грунтовых вод в межполивной период на рисовых чеках и методы его регулирования.

3. Установить влияние кротового дренажа и глубокого мелиоративного рыхления на влажность почв в межполивной период и продуктивность рисовых полей.

4. Разработать мелиоративную агротехнику межполивного периода, в том числе экономически эффективные приемы, методы и нормы осушения избыточно увлажненных почв как элемент технологического регламента возделывания риса.

Научная новизна и практическая ценность работы. Новым, что внесено в исследование проблемы, является эколого-агроклиматический подход к решению задач с изучением инерционных факторов восстановления и формирования высокого плодородия избыточно увлажненных почв. В результате проведенных исследований выявлены количественные закономерности формирования поверхностных и грунтовых вод, динамика влажности почв и условия восстановления их продуктивности. На их основе впервые разработана технология полевых агромелиоративных работ в межполивной период. На защиту выносятся следующие положения:

— механизм формирования поверхностных и грунтовых вод в межполивной период на горизонтально спланированных рисовых чеках и методы его регулирования;

— технология отвода избыточной влаги для аэрации почв на заболоченных участках рисовых систем и её влияние на продуктивность и повышение качества зерна и семян риса;

— нормы осушения избыточно увлажненных в межполивной период почв и методика их определения для создания благоприятных условий получения высокой урожайности, а также полевой всхожести семян.

Апробация работы. Материалы диссертации, ее основные положения и выводы доложены и обсуждены на республиканском совещании рисоводов (Майкоп, 1997 г.), на заседании научн о-методической комиссии ВНИИ риса (1997 г.) и на Международной экологической конференции (Берлин, 1998). По материалам диссертации опубликовано 10 статей.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованной литературы, в том числе 10 иностранных авторов, приложения, содержит 165 стр. В диссертации размещено 34 таблицы и 13 рисунков.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Причиной более низкой урожайности риса на тяжелых слабоводопроницаемых почвах левобережной зоны рисосеяния Кубани являются обильные осадки в межполивной период (ноябрь-март), превышающие испаряемость и дренажный отток на 62 мм в средний по количеству осадков год. Избыточная влага формирует подвешенную верховодку, которая в годы с водообеспеченностью менее 50%, а также при высокой интенсивности дождя в любой год запруживает поверхность рисовых чеков. В этих условиях в почвах преобладают болотные процессы, приводящие к их деградации: дисперсность увеличивается на 26−34%, водопроницаемость снижается на 17%, водоотдача на 37%, а урожайность риса — в среднем на 0,6 т/га.

2. Кротовый дренаж и глубокое мелиоративное рыхление снижают влажность почв в среднем на 2−4%, а в марте-апреле — на 6−8%. Это создает благоприятные условия для проведения предпосевных обработок почвы в оптимальные сроки, с более высоким качеством и с наименьшими энергетическими затратами.

3. Режим грунтовых вод в левобережной зоне рисосеяния Кубани типичен для орошаемых территорий: после подачи воды в распределительные каналы уровенырунтовых вод начинает медленно (4−5 см/сут) подниматься к поверхности, смыкаясь с поверхностными на 2−3-й день после затопления рисовых чеков. Осенью, после завершения поливного периода, грунтовые воды возвращаются в исходное состояние за 40−45 суток.

4. В межполивной период режим грунтовых вод определяется интенсивностью осадков, при этом под поверхностью рисовых чеков формируется подвешенная капиллярными силами верховодка, которая медленно опускается на коренные грунтовые воды, смыкаясь с ними в марте.

5. Величина дренажного стока в межполивной период находится в пределах 0,4−0,8 л/с.га, при этом на участках с кротовым дренажем и глубоким мелиоративным рыхлением она на 5−7% выше.

6. Мелиоративные приемы осушения, создавая благоприятный окислительно-восстановительный режим почв, оказывают положительное влияние на полевую всхожесть семян, выживаемость молодых растений и равномерность их распределения по площади чеков, что в своей совокупности способствует повышению урожайности риса на 0,5−0,8 т/га, при этом выход семян увеличивается на 3−5%, энергия прорастания на 5−7%, всхожесть на 45%.

В связи с тем, что многолетние травы (люцерна) по своей гидрологической эффективности не уступают мелиоративным приемам, устройство кротового дренажа и глубокого мелиоративного рыхления по пласту люцерны не целесообразно.

7. Чистый доход от применения кротового дренажа составил 1180 руб./га, глубокого рыхления — 604 руб./га.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

1. На рисовых системах в левобережной зоне рисосеяния Кубани, размещенных на тяжелых слабоводопроницаемых почвах с содержанием частиц физической глины более 70% и коэффициентом фильтрации менее 0,01 м/сутки, необходимо устраивать кротовый дренаж или проводить взамен зяблевой вспашки глубокое мелиоративное рыхление.

2. Параметры и оптимальные сроки кротового дренажа и глубокого рыхления следует принимать следующими: а) кротовый дренаж: глубина прокладки 30−40 см, диаметр дрен 4−6 см, уклон дренажной линии 0,0005, трактор ДТ-75Б, оптимальный срок 1530 октября;

93 б) глубокое рыхление: глубина рыхления 40−45 см, рыхлитель навесной П4−4,8, трактор К-700 или Т-100, оптимальный срок начало октября.

3. В связи с тем, что глубокое рыхление требует использования мощной техники и большого количества горюче-смазочных материалов в ближайшие годы предпочтение следует отдавать кротовому дренажу.