Лесорастительные условия на орошаемых землях имеют свои особенности по сравнению с богарой и обычно меняются во времени. Эти изменения вызываются орошением, действием оросительных каналов, фильтрующих большое количество воды, перемещением почвы и грунта при строительстве оросительной сети и планировке орошаемых площадей и др.
Известно, что до 50% всей подаваемой на поля воды теряется на фильтрацию из каналов в земляном русле и идет на пополнение грунтовых вод. В результате уровень их поднимается, возникает подток воды с растворенными солями по капиллярам к поверхности почвы, а затем происходит засоление и переувлажнение приканальных участков и пониженных элементов рельефа орошаемых площадей. Подъем грунтовых вод возникает также и на участках с нарушенным режимом орошения сельскохозяйственных культур. В разных климатических и почвенно-грунтовых условиях эти процессы протекают неодинаково. На Азовской оросительной системе, обслуживающей более 35 тыс. га поливных земель, за 5 лет с начала ее эксплуатации уровень грунтовых вод поднялся с глубины 4,3 м до 1,6 м, т. е. на 2,7 м.
Рис.1. Подъем уровня грунтовых вод под межхозяйственным каналом и вблизи него в зависимости от срока эксплуатации: 1 - после 2 лет; 2 - после 4 лет; 3 - после 6 лет; 4 - после 11 лет
На Ершовском орошаемом участке, расположенном в сыртовой части Саратовского Заволжья, за 35 лет эксплуатации грунтовые воды поднялись на 10-14 м. На Варваровской оросительной системе, находящейся на донском склоне Ергенинской возвышенности, за 10 лет эксплуатации грунтовые воды с 20 м поднялись до 1-3 м от поверхности почвы на участках, примыкающих к Волго-Донскому судоходному каналу, вдоль каналов оросительной сети и в местах скопления сбросных вод. Грунтовые воды вблизи канала поднимаются более интенсивно. Дополнительное увлажнение почвогрунта вследствие фильтрации воды из канала при капиллярном подпитывании на 2-2,5 м обнаружено в 5 м от дамбы канала на 4-й год эксплуатации, в 20 м - на 10-11-й год.
При длительной эксплуатации оросительной системы дальность действия каналов на уровень грунтовых вод может простираться на десятки и сотни метров, а крупных магистральных каналов - до нескольких километров.
Количества воды, теряемой на фильтрацию, хватило бы для произрастания тополевых и ивовых насаждений в Нижнем Поволжье (при транспирации 4000 мм в год) на площади 20 га вдоль магистрального, 8 га вдоль межхозяйственного, 2,5 га вдоль хозяйственного и 0,4 га вдоль участкового каналов. В смешанных насаждениях - при средней транспирации 2000 мм в год эта площадь будет в 2 раза больше.
Особенностью внутрихозяйственной оросительной сети (участковые и хозяйственные распределители) является периодичность их работы в течение лета, т. е. вода в них находится только во время полива сельскохозяйственных культур. Лесные полосы около таких каналов оказываются в условиях периодического фильтрационного увлажнения.
На глубину залегания уровня грунтовых вод в приканальной зоне влияет и само расположение канала на местности. У хозяйственного распределителя в насыпи с расходом воды 0,2-0,3 м3/сек уровень грунтовых вод вблизи канала был на глубине 1,4-1,6 м; у канала в полувыемке-полунасыпи - на глубине 3,1-3,5 м; у канала в выемке глубиной 2 м - на глубине 4,5-5,0 м. При расположении канала в выемке уровень грунтовых вод вдоль него бывает обычно ниже, чем при расположении канала в полувыемке-полунасыпи, примерно на величину, равную разности их глубин.
По подсчетам (1953), грунтовые воды при залегании в толще первого метра обеспечивают подпитывание насаждений до 9000-10000 м3/га, второго - до 4000-5000 м3/га, третьего - до 2000 м3/га и четвертого метра - до 1000 м3/га.
Фильтрация воды из каналов наряду с пополнением грунтовых вод оказывает существенное влияние и на увлажнение почвогрунта в приканальной зоне. Фильтрационное увлажнение на черноземах около участковых распределителей отмечено на расстоянии 3-4 м в стороны от канала, а вдоль межхозяйственного распределителя - на 5-7 м. На темно-каштановых почвах вдоль распределительных каналов, проходящих в выемке, эта зона была равна 5 м, у канала в полувыемке-полунасыпи - 7,5 м. На обыкновенных легкосуглинистых черноземах у канала, расположенного в насыпи, она составила 8-10 м. На светло-каштановых почвах зона фильтрационного увлажнения вдоль каналов внутрихозяйственной оросительной сети находится в пределах 5-10 м с каждой стороны, вдоль межхозяйственной - 10-20 м и вдоль магистральных каналов - 20-40 м. По крупным магистральным каналам типа Донского, Терско-Кумского с расходом воды более 100 м3/сек зона фильтрационного увлажнения почвы распространяется до 100 м и более.
Вдоль постоянно действующих каналов в насыпи и полунасыпи, сложенных грунтами среднего и легкого механического состава, часто наблюдается переувлажнение почвы и заболачивание приканальных участков.
У каналов в глубокой выемке (более 3 м) увлажнения почвы за счет фильтрации обычно не бывает. Также не бывает дополнительного увлажнения почвы вследствие фильтрации у каналов с бетонным покрытием.
К осени запас продуктивной влаги на разном расстоянии от канала и по всему почвенному профилю понизился до минимальных размеров, что говорит об отсутствии фильтрационного увлажнения. Не бывает дополнительного увлажнения почвы и вдоль оросительной сети, проходящей в трубопроводах и в лотках.
Вдоль оросительной сети в земляном русле может происходить как вторичное засоление из-за подъема грунтовых вод, так и рассоление почвы вследствие опресняющего действия оросительных каналов. Условия произрастания древесной растительности при этом могут ухудшаться или улучшаться.
С фильтрацией воды связан характер и степень минерализации грунтовых вод. Поэтому солевой состав и степень засоленности грунтовых вод в приканальной зоне зависят от размера канала, продолжительности действия и удаления от него.
Так, за 10 лет эксплуатации межхозяйственного распределительного канала на Варваровской оросительной системе в приканальной полосе шириной 20м произошло уменьшение солей в грунтовой воде до 1-4 г/л и накопление их до 15-40 г/л на расстоянии 50-70м.
Опреснение грунтовых вод вдоль магистральных каналов и крупных каналов распределительной сети обычно происходит на расстоянии до 40-50м в каждую сторону. Иногда, особенно на староорошаемых землях, это расстояние достигает 300м и более, на участковых каналах - до 15-20м (1946;1953). По мелким каналам с периодической работой опреснение грунтовых вод может не происходить.
С изменением минерализации грунтовых вод меняется и содержание солей в почве. На поле в 50м от канала на Варваровской оросительной системе, проходящего в насыпи и полунасыпи, накопление легкорастворимых солей достигло 0,22% в метровом и до 3,5% в поверхностном (10 см) слое почвы, что говорит об образовании солончаковатости. В то же время у канала с лесной полосой, созданной в первые годы эксплуатации оросительной системы, благодаря скоплению снега и промывки почвы талыми водами накопления солей не происходило.
Ю. Л. Лопато (1932) отмечает, что засоление почвы вдоль каналов на Валуйской оросительной системе наблюдалось с 10-20м на тех участках, где грунтовые воды залегали на глубине менее 1,5м.
Наблюдения показывают, что на орошаемых землях древесная растительность выносит засоление почвы до 1,0% плотного остатка при содержании хлора до 0,1% и грунтовых вод до 10-12 г/л. Однако это уже оказывает на них угнетающее влияние.
Зона опреснения на староорошаемых землях значительно больше, чем на вновь освоенных. На тяжелых почвогрунтах и при заилении каналов эта зона уменьшается, а на легких распространяется дальше.
Засоление почвы во многом зависит от качества используемой поливной воды и гидро-геологических условий. Так, земли на Валуйской оросительной системе почти полностью засолены, потому что для полива использовалась минерализованная вода из р. Соленая Куба и была плохая отточность грунтовых вод. В то же время на Ершовском орошаемом участке, находящемся несколько севернее, признаков вторичного засоления не наблюдается, а поэтому благоприятные условия произрастания древесной растительности вдоль каналов оросительной сети распространяются на значительно большее расстояние.