Мелиоративные работы наряду со многими положительными факторами оказывают не всегда благоприятное влияние на водный режим, почвенные процессы как самих объектов мелиорации, так и смежных территорий. Меняются режимы водотоков, движение подземных вод, исчезают или превращаются в каналы мелкие речки. В результате чего вся экосистема региона приобретает новые качества.
Почва как объект сельскохозяйственного использования и мелиорации является открытой саморегулирующейся системой, существование и функционирование которой обеспечивается постоянным обменом веществ и энергией с окружающей средой (растениями, атмосферой, поверхностными и подземными водами, почвообразующими породами)
Поливная вода активно воздействует на химические и микробиологические процессы в почве. При этом происходит ряд нежелательных изменений в почве, приводящих к снижению плодородия. К ним относятся: разрушение структуры, уменьшение содержания гумуса, осолонцевание, образование при поливах закисного железа и оглеение, изменение состава обменных катионов с увеличением содержания обменного кальция, смыв почвы. В результате происходит слитообразование, уплотнение почвы и ухудшение ее водно-физических свойств. Физические свойства почвы значительно ухудшаются при насыщении их натрием. Такие почвы при поливе оплывают, становятся непроницаемыми для воздуха и воды, при высыхании растрескиваются.
В глинистых почвах увеличивается содержание мелких фракций, уменьшается водопроницаемость почв. Заболачивание и засоление почв происходит вследствие подъема уровня грунтовых вод при переполивах или недостаточном дренаже. Степень проявления этих процессов зависит от типа почв, гидрогеологических условий и других природных факторов, а также от техники и режимов орошения. Засоление почв увеличивается в случае применения минерализованной поливной воды. Вторичное засоление и заболачивание орошаемых земель снижает урожайность сельскохозяйственных земель, а при сильной степени проявления приводит к выходу земель из сельскохозяйственного оборота.
Потому при проведении изысканий для обоснования мелиорации ставятся задачи изучения гидрогеологических условий объекта, прогноза их возможных изменений и выбора оптимальных мероприятий, предупреждающих ухудшение мелиоративной обстановки. Такой прогноз должен опираться на надежную количественную оценку происходящих процессов, которая может быть получена методами математического моделирования. Математическая модель – это набор формальных соотношений, которые воспроизводят определенные стороны, связи и функции исследуемого объекта, то есть это система математических соотношений в абстрактной форме описывающих изучаемый процесс.
В области комплексной оценки качества почв ведутся работы по теоретическому обоснованию основных положений методики оценки качества почв, включающих оценки по комплексу показателей – физических, гидрохимических, гидробиологических [1]. Следует подчеркнуть, что обоснование критериев оценки качества почв, объема и характера исходной информации должно исходить из концепции сохранения экологического благополучия почв, при котором обеспечивается устойчивость экосистемы и её нормальное функционирование. Анализ литературы показал, что проблема техногенного загрязнения почв требует разработки новых подходов к изучению процессов, протекающих в почве.
В работе предложена принципиально новая когнитивная модель, отражающая структуру системы факторов, влияющих на минерализацию и уровень грунтовых вод. Комплексная информация о минерализации и уровне грунтовых вод является основой диагностики мелиоративного состояния, оценки тенденции его изменения и разработки мер по ликвидации возможных негативных последствий на оросительной системе.
Осуществлен синтез семантической информационной модели, отражающей влияние факторов различной природы на состояние оросительной системы и урожаи сельхоз культур. Итак, модели позволяют получать различные комбинации факторов, влияющих на урожайность культур, плодородие почвы, прогнозировать конечные результаты в зависимости от сочетания этих факторов, ставить эксперименты, которые часто невозможно осуществить в природных условиях.
Выводы, которые можно сделать по результатам исследований, проведенных в работе, состоят в следующем:
1. Продемонстрирована возможность эффективного применения конкретных методик, разработанных и апробированных в процессе адаптации и применения общей методологии системно-когнитивного анализа для исследования влияния большого количества разнородных факторов на состояние оросительной системы, а также урожаи.
2. Показана возможность оценки в количественной форме влияния факторов на состояние оросительной системы и использования этих знаний для управления.
3. Разработаны методики прогнозирования состояний оросительной системы и выработки научно-обоснованных рекомендаций по принятию управленческих решений, направленных на перевод данной системы в целевые состояния и избежание нежелательных состояний.