Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ANALITICAL ESTIMATION OF ASTRAKHAN REGION IRRIGATED LANDS SALINIZATION

Kutlusurina G.V. 1 Tokareva A.A. 1
1 Astrakhan State Technical University
The urgency of the work is due to the lack of systematic study of lands and ground soils regime observations in the conditions of the region climate changes, and also the regional program of subsidies the costs for the melioration and Federal programs till 2020 on the development of the melioration and water management which entered into force. The need for research is determined by deterioration of agricultural land, streams, fisheries and other farms, caused by global climate change, anthropogenic and environmental footprint.At the beginning of this century, the proportion of irrigated land in the structure of Astrakhan region agricultural lands in all categories of land users was about 7 %. 62,3 thousand hectares (27,3 %) were in good, 108,9 thousand hectares (47,9 %) in satisfactory and 56,5 thousand hectares (24,8 %) in unsatisfactory ameliorative condition. Over the past decade, these figures have changed slightly. Learning the different kinds of zoning in the limits of Pre-Caspian lowland, the low Volga regions, and the study of soils from the irrigated zones of Astrakhan region on the subject of salinity was made. It was confirmed that the right part of the region is more saline that the left one, and the toxic salts are held in the deep soils. With a help of correlation analysis the dependence of changes of the salt content from the soil cut depth was presented graphically. The results of the mathematical processing confirmed the laboratory work and they can be used when selecting crops, flushing rules and other melioration works.
soil salinity
territory zoning
correlation analysis

Почвенный покров Астраханской области, характеризующийся большим разнообразием, комплексностью, высокой динамичностью формирования на отдельных участках, нуждается в улучшении его состояния, в том числе снижении засоленности. Засоленность почв на отдельных площадях усиливается, что вызвано уменьшением водообеспеченности области, увеличением засушливости на фоне низкой дренированности территории или практического её отсутствия, нерациональным проведением поливных и дренажных мероприятий, другими причинами [9, 10]. Исходя из множества факторов, провоцирующих процессы засоления почв, исследователи разных лет обобщили те или иные признаки, зависящие от ландшафтных особенностей территории, рельефообразования, развития гидрологической сети и т.д. (Н.Н. Болышев, С.А. Владыченский, В.В. Гладких, А.Г. Доскач, Д.М. Кац). Выполненные с этой целью различные виды районирования принимались для дальнейших рекомендаций и мероприятий по исследованию и улучшению состояния почв [1, 3, 6, 8].

В статье представлены результаты аналитической и математической оценки засоленности орошаемых земель левобережной и правобережной территорий области.

Материалы и методы исследования

Почвенные образцы с семи орошаемых участков (рис. 1), отобранные в каждой подпровинции по таксонометрической схеме Д.М. Каца, исследованы аналитически по методу Е.В. Аринушкиной и представлены в табл. 1. Содержание солей по анализам водной вытяжки и соотношение токсичных солей к их сумме графически отображено на рис. 1.

Таблица 1

Содержание солей по данным анализа водной вытяжки

Подпровинция

Административный район исследований

выработки

Глубина, см

Сумма

солей,

%

Ионы: числитель – %, знаменатель – мг.экв./100 г

Сумма токсичных солей, %

НСО3-

Сl-

SO42-

Ca2+

Mg2+

Na++K+

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

А

Ахтубинский,

о. Петриков

1

0*16

0,17

0,040

0,020

0,050

0,020

0,010

0,020

0,090

0,65

0,70

1,13

1,00

0,60

0,88

В

Харабалинский,

пойменная терраса

р. Ахтуба

2

0*18

0,142

0,034

0,009

0,060

0,020

0,006

0,013

0,074

0,55

0,25

1,25

1,00

0,50

0,55

3

0*11

0,058

0,024

0,015

0,014

0,006

0,004

0,005

0,038

0,39

0,14

0,30

0,30

0,33

0,20

4

0*12

0,063

0,024

0,015

0,019

0,008

0,003

0,006

0,036

0,39

0,14

0,40

0,40

0,25

0,28

5

0*20

0,155

0,031

0,009

0,072

0,025

0,006

0,012

0,070

0,50

0,25

1,50

1,25

0,49

0,51

6

0*30

0,173

0,031

0,011

0,084

0,025

0,009

0,013

0,080

0,50

0,30

1,75

1,25

0,74

0,56

7

0*10

0,082

0,037

0,004

0,021

0,077

0,006

0,007

0,058

0,61

0,11

0,44

0,35

0,49

0,32

Г

Приволжский,

с. Началово

участок

«Мансуровский»

8

0*22

1,085

0,024

0,018

0,732

0,235

0,027

0,049

0,280

0,39

0,51

15,25

11,75

2,25

2,15

22*51

1,073

0,027

0,018

0,722

0,229

0,030

0,047

0,290

0,44

0,51

15,04

11,45

2,50

2,04

51*100

1,233

0,030

0,062

0,804

0,207

0,076

0,054

0,520

0,49

1,77

16,75

10,35

6,33

2,33

9

0*25

1,163

0,027

0,016

0,792

0,225

0,042

0,061

0,390

0,44

0,46

16,50

11,25

3,50

2,65

25*50

1,114

0,028

0,032

0,738

0,218

0,040

0,058

0,370

0,46

0,91

15,37

10,90

3,33

2,51

50*100

1,263

0,032

0,066

0,815

0,221

0,068

0,061

0,500

0,52

1,88

16,98

11,05

5,67

2,66

Окончание табл. 1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

   

10

0*28

1,084

0,024

0,012

0,740

0,228

0,032

0,048

0,300

0,39

0,34

15,42

11,40

2,67

2,08

28*53

1,122

0,026

0,028

0,751

0,217

0,042

0,058

0,380

0,43

0,80

15,65

10,85

3,50

2,53

53*100

1,434

0,031

0,072

0,936

0,244

0,078

0,073

0,590

0,51

2,06

19,50

12,40

6,50

3,17

А

Черноярский,

с. Соленое

Займище

11

0*8

0,147

0,058

0,007

0,043

0,010

0,007

0,022

0,113

0,95

0,20

0,90

0,50

0,58

0,94

8*22

0,294

0,049

0,104

0,043

0,010

0,009

0,079

0,260

0,80

2,93

0,90

0,50

0,75

3,39

22*40

0,941

0,024

0,480

0,106

0,054

0,035

0,242

0,791

0,39

13,52

2,21

2,70

2,92

10,39

12

0*15

0,079

0,030

0,009

0,019

0,008

0,005

0,008

0,052

0,49

0,25

0,40

0,40

0,42

0,34

15*30

0,116

0,040

0,007

0,038

0,010

0,006

0,015

0,082

0,066

0,020

0,79

0,50

0,50

0,64

13

0*20

0,085

0,033

0,005

0,024

0,012

0,004

0,007

0,051

0,54

0,15

0,50

0,60

0,33

0,30

20*35

0,135

0,043

0,007

0,048

0,010

0,006

0,021

0,101

0,70

0,20

1,00

0,50

0,50

0,90

Б

Енотаевский

14

0*15

1,89

0,020

0,290

0,50

0,270

0,050

0,760

1,130

0,33

8,45

10,83

13,50

4,14

3,04

Г

Наримановский

с. Волжское

15

0*15

0,31

0,060

0,070

0,005

0,007

0,020

0,148

0,162

1,11

1,97

0,1

0,34

1,83

0,41

Д

Лиманский

16

0*15

0,611

0,034

0,039

0,348

0,060

0,006

0,125

0,407

0,55

1,10

7,25

3,00

0,50

5,48

17

0*15

0,543

0,020

0,052

0,311

0,056

0,024

0,080

0,353

0,33

1,46

6,48

2,8

2,00

3,47

kutlus1.tif

Рис. 1. Почвенно-мелиоративная схема по Д.М. Кацу, В.В. Гладких с дополнениями автора

Результаты исследования и их обсуждение

Почвы одной и той же подпровинции отличаются в левобережной и правобережной частях территории области относительно волжского русла, причем наиболее засоленными являются почвы правого берега.

В левобережной части в пределах подпровинций А, В и Г (административные районы Ахтубинский, Харабалинский и Приволжский) развиты незасоленные, слабозасоленные и засоленные почвы.

Результаты собственных исследований показали, что почвы подпровинций А и В слабозасоленные, тип засоления сульфатный и гидрокарбонатный соответственно; в подпровинции Г – засоленные, тип засоления сульфатный. С глубиной отмечено увеличение суммы солей до 1,233–1,434 %, сумма токсичных солей составляет 0,28–0,59 %.

В правобережной части в пределах подпровинций А, Б, Г и Д (административные районы Черноярский, Енотаевский, Наримановский и Лиманский) почвы характеризуются различной степенью засоленности. В Черноярском районе они засолены с поверхности и отнесены к солончаковой разновидности. Енотаевский район характеризуется незасоленными и слабозасоленными почвами, Наримановский район – песками полупустынными солончаковатыми. Почвы Лиманского района засолены с поверхности и относятся к солончаковой разновидности.

В подпровинции А тип засоления почв в верхнем горизонте гидрокарбонатный, в подстилающих – преимущественно хлоридный. В почвах подпровинции Б сульфатно-хлоридный и хлоридный тип засоления. По глубине залегания верхнего солевого горизонта сумма токсичных солей составила 1,13 %.

В подпровинции Г тип засоления хлоридный, в подпровинции Д почвы с поверхности и по положению первого от поверхности солевого горизонта относятся к солончаковой разновидности, тип засоления сульфатный.

Корреляционный анализ [2, 4] данных табл. 1 позволил определить минимальные и максимальные величины по сумме солей в левобережной и правобережной части Волго-Ахтубинской долины. Рассмотрим отклонение общего объема солей в зависимости от глубины почвенного разреза (табл. 2).

Таблица 2

Корреляционный анализ левобережной и правобережной части Волго-Ахтубинской долины

Показатели

Левобережье

Правобережье

 

х

646

230

 

у

11,414

5,151

Зависимость величин

х·у

661,966

106,684

Выборочные средние

kut01.wmf

40,375

20,909

kut02.wmf

0,713

0,468

kut03.wmf

41,373

9,699

Выборочные

дисперсные

х2

42048,000

5798,000

у2

12,645

5,375

S2(х)

997,859

89,901

S2(у)

0,281

0,269

Среднеквадратическое

отклонение

S (х)

31,589

9,482

S(у)

0,530

0,519

Коэффициент

корреляции

rxy

0,750

– 0,019

у(х)

kut04.wmf

kut05.wmf

Рассчитаем показатель тесноты связи – выборочный линейный коэффициент корреляции по формуле

kut06.wmf (1)

где rxy – коэффициент корреляции,

S(x, y) – среднеквадратическое отклонение.

Линейный коэффициент корреляции принимает значения от – 1 до + 1. Связи между признаками могут быть слабыми и сильными (тесными). Их критерии оцениваются по шкале Чеддока:

0,1 < rxy < 0,3: слабая;

0,3 < rxy < 0,5: умеренная;

0,5 < rxy < 0,7: заметная;

0,7 < rxy < 0,9: высокая;

0,9 < rxy < 1: весьма высокая.

Для определения доли изменчивости солей по отношению к глубине рассчитан коэффициент детерминации по формуле

kut07.wmf. (2)

Подобрав уравнение связи между двумя показателями с помощью уравнения парной линейной регрессии

kut08.wmf (3)

для построения графика получаем зависимость

kut09.wmf, (4)

при kut10.wmf и kut11.wmf,

где n – объем выборки.

Левобережная часть: при n = 16, rxy = 0,750, R = 0,563, обозначает, что максимальное содержание солей 56,3 % при глубине 43,7 см.

Из формулы (3) уравнение парной линейной регрессии примет вид

у(х) = 0,013х – 0,204.

Коэффициент b = 0,013 показывает среднее изменение содержания солей с глубиной почвенного разреза. Это значит, что с увеличением глубины на 1 см сумма солей будет увеличиваться на 0,013 % (рис. 2, 3). Оба рисунка свидетельствуют о положительной корреляции с глубиной. При наибольшей глубине (100 см) содержание солей достигает практически 100 %.

kutlus2.wmf

Рис. 2. Изменение содержания солей в зависимости от глубины почвенного разреза

kutlus3.wmf

Рис. 3. Корреляционное поле зависимости содержания солей от глубины почвенного разреза

Рассмотрим отклонение суммарного содержания солей с глубиной на правобережной части Волго-Ахтубинской долины (табл. 2). При n = 11, rxy = – 0,019, R = 0,0004, обозначает, что максимальное содержание солей в 0,04 % при глубине в 99,96 см.

Линейное уравнение парной регрессии примет вид

у(х) = (– 0,001)х + 0,49.

Коэффициент b = (– 0,001) показывает среднее изменение содержания солей с уменьшением или увеличением почвенного разреза. Это значит, что с глубиной разреза на 1 см сумма солей будет снижаться на 0,001 % (рис. 4 и 5).

kutlus4.wmf

Рис. 4. Изменение содержания солей с глубиной почвенного разреза в правобережной части

kutlus5.wmf

Рис. 5. Корреляционное поле зависимости содержания солей с глубиной

Рис. 4 и 5 свидетельствуют об отрицательной корреляции – с глубиной наблюдается уменьшение содержания солей. На глубине в 40 см будет наблюдаться снижение содержания солей на 53 %, при этом возникает функциональная связь, которая приводит к улучшению работы экосистемы р. Волги [5].

Было проанализировано 27 образцов почв с орошаемых участков. Наиболее засоленные почвы соответствуют территориям с высоким залеганием уровня грунтовых вод и повышенной минерализацией.

Заключение

Методом корреляционного анализа в оценке засоленности почв подтверждены лабораторные исследования, как по площади, так и по разрезу. Полученные результаты могут быть использованы при подборе для выращивания соответствующих культур, способов промывки и промывных норм для удаления солей из почвенного профиля, других мелиоративных мероприятий [7].