Водосборы лесолуговой группы
Они расположены на стыке лесных и лесостепных ландшафтных зон. По потенциальным оценкам тепло- и влагообеспеченности они занимают переходное положение и водосборам этой группы важно разделение на подгруппы по увлажненности: близкие к увлажненным катены и неувлажненные катены. Результаты прогноза водного режима фаций в естественных условиях приведены в таблице 4.9.
Таблица 4.9 Результаты прогноза водного режима катен водосборов
лесолуговой группы в естественных условиях
а) элювиальная фация
| Водосборы | Катены | Статьи водного баланса, мм | СрГВ, м | |||
| Вув | ВпТ | Этр | Пот | |||
| Подгруппа – близкие к увлажненным катены | ||||||
| Сим | Лемезинский | 3,6 | ||||
| Уфа | Нуримановский | 4,9 | ||||
| Бердяшский | 5,1 | |||||
| среднее | 5,0 | |||||
| Среднее по подгруппе | 4,3 | |||||
| Подгруппа – неувлажненные катены | ||||||
| Сим | Симский | 8,9 | ||||
| Уфа | Приуфимский | 5,1 | ||||
| Уфимский | 6,3 | |||||
| среднее | 5,7 | |||||
| Уса | Изякский | 9,2 | ||||
| Уфимский | 9,8 | |||||
| среднее | 9,5 | |||||
| Среднее по подгруппе | 8,0 |
Продолжение таблицы 4.9
б) транзитная фация
| Водосборы | Катены | Статьи водного баланса, мм | СрГВ, м | |||
| Вув | ВпТ | Этр | Пот | |||
| Подгруппа – близкие к увлажненным катены | ||||||
| Сим | Лемезинский | 8,3 | ||||
| Уфа | Нуримановский | 4,9 | ||||
| Бердяшский | 5,2 | |||||
| среднее | 5,1 | |||||
| Среднее по подгруппе | 6,7 | |||||
| Подгруппа – неувлажненные катены | ||||||
| Сим | Симский | 12,6 | ||||
| Уфа | Приуфимский | 6,1 | ||||
| Уфимский | 6,3 | |||||
| среднее | 6,2 | |||||
| Уса | Изякский | 11,8 | ||||
| Уфимский | 12,4 | |||||
| среднее | 12,1 | |||||
| Среднее по подгруппе | 10,3 |
в) супераквальная фация
| Водосборы | Катены | Статьи водного баланса, мм | СрМГВ, м | |||
| Вув | ВпТ | Этр | Ппр | |||
| Подгруппа – близкие к увлажненным катены | ||||||
| Сим | Лемезинский | 0,06 | ||||
| Уфа | Нуримановский | 0,16 | ||||
| Бердяшский | 0,19 | |||||
| среднее | 0,17 | |||||
| Среднее по подгруппе | 0,12 | |||||
| Подгруппа – неувлажненные катены | ||||||
| Сим | Симский | 0,05 | ||||
| Уфа | Приуфимский | 0,19 | ||||
| Уфимский | 0,12 | |||||
| среднее | 0,16 | |||||
| Уса | Изякский | 0,12 | ||||
| Уфимский | 0,30 | |||||
| среднее | 0,21 | |||||
| Среднее по подгруппе | 0,14 |
Примечание: Вув - весеннее увлажнение почвы; ВпТ - впитывание воды в почву в теплый период; Этр – эвапотраспирация; Ппр - приток в супераквальную фацию; Пот - подземный отток на пониженные фации; СрГВ – средняя многолетняя глубина грунтовых вод; СрМГВ – средняя многолетняя минимальная глубина грунтовых вод.
Наибольший отток на пониженные фации, промываемость почвы и приток на супераквальную фацию у водосбора Уса. Динамика влагопереноса такая же, как у водосборов лесной группы. В элювиальных и транзитных фациях наблюдается промывной тип водного режима с интенсивностью, соответственно 146 мм/год и 184 мм/год. В супераквальной фации - выпотный тип водного питания с интенсивностью 211 мм/год.
Имеются расхождения средних значений статей водного баланса по подгруппам. Так, у подгруппы неувлажненных катен все значения анализируемых статей водного баланса устойчиво выше, чем у катен близких к увлажненным.
В целом подтверждается вывод, полученный при анализе водосборов лесной группы: возможность анализа водного баланса катен по усредненным значениям возвышенных (элювиальных), транзитных (трансэлювиальных и трансаккумулятивных) и пониженных (супераквальных) фаций всех катен водосборов группы. Но у катен водосборов лесолуговой группы необходима дифференциация и по их увлажненности. Дальнейший анализ проводим по усредненным фациям, как и у водосборов лесной группы, но с разделением на подгруппы по увлажненности (таблица 4.10).
Таблица 4.10 Результаты прогноза обобщенного водного режима катен
водосборов лесолуговой группы в естественных условиях
| Фации | Подгруппы | Статьи водного баланса, мм | Пр, мм | |||
| Вув | ВпЛ | Этр | Пот | |||
| Элювиальная | близкие к увлажненным | |||||
| неувлажненные | ||||||
| Транзитная | близкие к увлажненным | |||||
| неувлажненные | ||||||
| Супераквальная | близкие к увлажненным | -182 | ||||
| неувлажненные | -240 |
Вув - весеннее увлажнение почвы; ВпЛ - впитывание воды в почву в теплый период; Этр – эвапотраспирация; Пот - подземный отток на пониженные фации; Пр - промываемость почвы.
При средних по лесолуговой группе годовых осадках 645 мм и эвапотранспирации – 328 мм, подземный отток из элювиальной в транзитную фацию составляет 25%, а из транзитной в супераквальную - 27 % годовой суммы осадков. Пониженная супераквальная фация испытывает значительный дополнительный приток влаги - 288 мм (45 % годовых осадков).
В неувлажненных подгруппах общее впитывание воды в почву и эвапотранспирация больше, чем у близких к увлажненным в среднем на 14%, подземный отток и промываемость почв – на 26%.
Относительная средняя урожайность катен водосборов лесолуговой группы в естественных условиях составляет – 0,5 от потенциальной урожайности (таблица 4.11). У близких к увлажненным катен относительная урожайность в естественных условиях выше на 11%, чем у неувлажненных катен.
Таблица 4.11 Относительная урожайность катен водосборов
лесолуговой группы в естественных условиях
| Водосборы | Подгруппы | Урожайность, в долях | |||
| фаций | катен | ||||
| супераквальной | трансэлювиальной | элювиальной | |||
| Уса | неувлажненные | 0,24 | 0,62 | 0,61 | 0,49 |
| Уфа | близкие к увлажненным | 0,31 | 0,56 | 0,52 | 0,46 |
| неувлажненные | 0,42 | 0,78 | 0,76 | 0,65 | |
| Сим | близкие к увлажненным | 0,32 | 0,77 | 0,68 | 0,59 |
| неувлажненные | 0,28 | 0,25 | 0,24 | 0,26 | |
| Среднее | близкие к увлажненным | 0,32 | 0,67 | 0,60 | 0,53 |
| неувлажненные | 0,31 | 0,55 | 0,54 | 0,47 | |
| Среднее по группе | 0,31 | 0,61 | 0,57 | 0,50 |
Лесолуговым группам водосборов рекомендуются следующие методы мелиораций:
-орошение. Почвы водосборов группы, при средней эвапотранспирации 328 мм, увлажняются на 437 мм. Водосборы группы увлажняются достаточно, но ощущается дефицит атмосферного увлажнения за вегетационный период (в среднем - 95 мм, по неувлажненным водосборам – 128 мм). Для повышения продуктивности водосборов рекомендуется орошение в сухие (10% по влагообеспеченности) годы;
-осушение. Пониженные (супераквальные) фации, испытывают значительный дополнительный приток влаги. Минимальная многолетняя глубина не ниже 0,14 м, по водосборам: Сим – 0,06 м, Уфа – 0,17 м, Уса – 0,21 м. На пониженных фациях требуется организация систематического дренажа, понижающего минимальные уровни грунтовых вод до допустимых оросительных норм в суглинистых грунтах: 0,6 м для картофеля и 0,4 м для трав. При орошении необходимо предусмотреть ловчую дрену, ограждающую пониженные фации от притока подземных вод со склонов;
-нормы орошения и осушения не должны ухудшать экологическое состояние водосборов, то есть мелиоративные составляющие устойчивости орошаемых фаций должны быть не ниже 1,0.
Прогноз мелиоративного режима катен водосборов лесолуговой группы выполнен по той же методике, что и для лесной группы, но с разделением на подгруппы по увлажненности (таблица 4.12). Нормы осушения и предполивные влажности определены путем оптимизации интенсивности дренирования и эколого-экономическим обоснованием оросительных норм.
Изменение показателей стока при водных мелиорациях благоприятное [190]:
- годовой местный сток увеличивается с 269 до 299 мм,
- сток весеннего половодья уменьшается со 146 до 132 мм,
- меженный сток увеличивается со 123 до 167 мм.
В повышенных и транзитных фациях у подгрупп катен близких к увлажненным наибольшие значения статей водного баланса наблюдаются на водосборе Сим. Это связано с сохранением на водосборе достаточно глубокого залегания грунтовых вод после мелиораций (более 3 м). Средняя оросительная норма элювиальной фации составляет 11мм, то есть требуется всего два полива за 1978÷2009 годы. Поэтому величина предполивной нормы на относительную урожайность и экологическое состояние водосборов ощутимого влияния не оказывает.
Таблица 4.12 Результаты прогноза водного режима катен
водосборов лесолуговой группы при водных мелиорациях
а) Подгруппа – близкие к увлажненным катены
| Водосборы | ППВ, в долях | Статьи водного баланса, мм | Ур, в долях | СрМГВ, м | ||||
| ВпВЛ | Ор | Этр | Сдр | Пот | ||||
| Элювиальная фация | ||||||||
| Уфа | 0,75 | 0,54 | 0,68 | |||||
| Сим | 0,75 | 0,69 | 3,1 | |||||
| Среднее | 0,75 | 0,61 | 1,89 | |||||
| Транзитная фация | ||||||||
| Уфа | 0,75 | 0,56 | 0,81 | |||||
| Сим | 0,75 | 0,78 | 3,7 | |||||
| Среднее | 0,75 | 0,67 | 2,25 | |||||
| Супераквальная фация | ||||||||
| Уфа | 0,75 | 0,68 | 0,63 | |||||
| Сим | 0,75 | 0,42 | 0,72 | |||||
| Среднее | 0,75 | 0,55 | 0,68 |
б) Подгруппа – неувлажненные катены
| Водосборы | ППВ, в долях | Статьи водного баланса, мм | Ур, в долях | СрМГВ, м | ||||
| ВпВЛ | Ор | Этр | Сдр | Пот | ||||
| Элювиальная фация | ||||||||
| Уса | 0,72 | 0,85 | 6,85 | |||||
| Уфа | 0,74 | 0,81 | 7,48 | |||||
| Сим | 0,75 | 0,92 | 4,56 | |||||
| Среднее | 0,73 | 0,89 | 6,30 | |||||
| Транзитная фация | ||||||||
| Уса | 0,72 | 0,62 | 7,50 | |||||
| Уфа | 0,74 | 0,65 | 7,28 | |||||
| Сим | 0,72 | 0,35 | 2,46 | |||||
| Среднее | 0,73 | 0,58 | 3,25 | |||||
| Супераквальная фация | ||||||||
| Уса | 0,72 | 0,54 | 0,75 | |||||
| Уфа | 0,74 | 0,65 | 1,62 | |||||
| Сим | 0,72 | 0,53 | 0,81 | |||||
| Среднее | 0,73 | 0,57 | 0,81 |
Примечание: ППВ – предполивная влажность; ВпВЛ - впитывание воды в почву весной и в теплый период; Ор - оросительная норма; Этр – эвапотраспирация; Сдр - сток в дренаж; Пот - подземный отток на пониженные фации; Ур - относительная урожайность; СрМГВ – средняя многолетняя минимальная глубина грунтовых вод.
Осушение пониженных фаций подгруппы катен близких к увлажненным позволяет повысить относительную урожайность до 0,55. При этом экологически безопасная норма осушения для пониженной фации водосбора Уфа составляет 0,63 м, водосбора Сим – 0,72 м. Дальнейшее осушение фаций повышает урожайность, но снижает экологическую устойчивость водосборов. При максимально возможных значениях относительной урожайности устойчивость мелиорированной пашни по сравнению с богарой снижается в 1,92 раз. Снижение экологической устойчивости почти вдвое отмечаются и в работах А. И. Голованова [104, 108] и И. П. Айдарова [14, 17].
Продуктивность на неувлажненных катенах водосборов повышается при орошении элювиальных и осушении супераквальных фаций. Наибольший эффект от орошения достигается у водосбора Сим при экологически допустимой предполивной влажности 0,75 ППВ, оросительной норме – 79 мм/год; а от осушения – у водосбора Уфа при норме осушения – 1,62 м.
Изменения водных режимов фаций лесолуговой группы водосборов (таблица 4.13) при водных мелиорациях аналогичны изменениям, описанным у водосборов лесной группы.
Все значения статей водного баланса супераквальных фаций в абсолютных значениях больше у неувлажненных катен, чем катен близких к увлажненным. Относительные изменения статей водного баланса при орошении и осушении у обеих подгрупп одинаковые. Так, подземный отток увеличивается на 42%, впитывание – на 35%, а эвапотранспирация уменьшается на 6%.
Водный режим транзитных фаций практически не изменяется.
Изменения водных режимов элювиальных фаций разнятся по подгруппам и связаны с поливами в засушливые годы. Естественный водный режим лесолуговой группы катен близких к увлажненным находится в благоприятном состоянии по влагообеспеченности. Экологически безопасная предполивная влажность 0,73÷0,75 ППВ обеспечивается практически без полива, соответственно их водный режим при орошении не меняется. У неувлажненных катен водосборов лесолуговой группы для этого требуются поливы с оросительной нормой 60 мм.
Таблица 4.13 Результаты прогноза обобщенного водного режима катен
водосборов лесолуговой группы при водных мелиорациях
| Фации | Ситуация | Статьи водного баланса, мм | Пр, мм | Ур, в долях | |||||
| ВпВл | Ор | Этр | Дст | Лст | Пот | ||||
| Подгруппа – близкие к увлажненным катены | |||||||||
| Элюви- альная | естественный режим | - | - | 0,60 | |||||
| мелиорация | 0,60 | ||||||||
| Транзит- ная | естественный режим | - | - | 0,67 | |||||
| мелиорация | 0,67 | ||||||||
| Суперак- вальная | естественный режим | - | - | -182 | 0,32 | ||||
| мелиорация | 0,55 | ||||||||
| Подгруппа – неувлажненные катены | |||||||||
| Элюви- альная | естественный режим | - | - | 0,54 | |||||
| мелиорация | 0,89 | ||||||||
| Транзит- ная | естественный режим | - | - | 0,55 | |||||
| мелиорация | 0,58 | ||||||||
| Суперак- вальная | естественный режим | - | - | -240 | 0,31 | ||||
| мелиорация | 0,57 |
Примечание: ВпВЛ - впитывание воды в почву весной и в теплый период; Ор – оросительная норма; Этр – эвапотраспирация; Дст – сток в дренаж; Лст – летний поверхностный сток; Пот - подземный отток на пониженные фации; Пр - промываемость почвы; Ур - относительная урожайность.
Увеличение продуктивности (относительной урожайности) фаций катен близких к увлажненным происходит за счет осушения супераквальных фаций до 0,68 м, неувлажненных катен – орошением элювиальных фаций при предполивной влажности 0,75 ППВ и осушением суперавкальных фаций до 0,81 м. Средний прирост урожайности после мелиораций катен близких к увлажненным возрастает в 1,15 раз; неувлажненных катен водосборов – в 1,45 раз.
Таким образом, при проведении комплексного обустройства водосборов лесной и лесолуговой групп, рекомендуется осушение пониженных фаций с нормой - 0,7÷1,1 м. Регулярное орошение не рекомендуется и должно быть заменено водосберегающими технологиями земледелия, одновременно выполняющими природоохранные функции [12, 44, 90, 154, 253, 258]. При обосновании экономической эффективности орошения, возможны поливы в засушливые годы (1989г., 1998г.) с предполивной влажностью (0,65÷0,7) ППВ. В среднем относительная продуктивность водосборов в результате водных мелиораций возрастет в 1,3 раза.