Технологии мелиорации сельскохозяйственных земель

Необходимость мелиорации сельскохозяйственных земель объясняется недостатком земель, пригодных для интенсивного сельскохозяйственного использования. В настоящее время происходит систематическое абсолютное и относительное уменьшение площади почв, находящихся в сельскохозяйственном использовании. Абсолютное уменьшение связано с урбанизацией и др. причинами. Относительное – обусловлено демографическими факторами, рост населения приводит к снижению площади пашен и других угодий, приходящихся на одного человека.

Применительно к сельскохозяйственным землям можно сказать, что цель их мелиорации заключается в расширенном воспроизводстве плодородия почвы. Мелиорированные земли в несколько раз продуктивней немелиорированных.

Климат территории определяет общую направленность мелиоративных мероприятий. Так, значительная площадь России находится в зоне многолетней мерзлоты, низких температур, короткого лета, недостатка или избытка осадков. Зональные отличия определяются степенью сбалансированности тепловых и водных ресурсов и характеризуются гидротермическим коэффициентом. Типы почв и их свойства подчиняются гидротермической зональности. По степени сбалансированности тепловых и водных ресурсов выделяется несколько зон:

1)Зона избыточного увлажнения (гумидная). Из-за недостатка тепла растительные остатки в почве перегнивают медленно, питательные вещества и гумус вымываются осадками, почвы бедны гумусом, рН< 6. Распространены почвы серые лесные, дерновые, подзолистые.

Распашка почв здесь увеличивает их тепловой баланс, что благоприятно для почвенных процессов. Возвышенные территории благодаря оттоку избыточных вод не переувлажнены, но интенсивно промываются, в засушливые периоды некоторые культуры нуждаются в орошении. В пониженных местах формируются переувлажненные земли, нуждающиеся в осушении. Кислые почвы требуют известкования. Почти на всех землях нужны культуртехнические мероприятия, включающие: сведение мелколесья и кустарника, корчевку пней, срезку кочек, уборку камней, выравнивание поверхности земли, разделку дернины, внесение удобрений.

2) Зона достаточного и неустойчивого увлажнения. Сбалансированность тепла и влаги создала наилучшие условия почвообразования. Почвы зоны наиболее плодородные, с наилучшими характеристиками – это черноземы и каштановые, pH = 6, 5–7, 5.

Распашка черноземов увеличивает радиационный баланс почв, следовательно, для восстановления сбалансированности тепла и влаги необходимо увлажнение почв. В этой зоне (лесостепная и степная) в отдельные годы и периоды наблюдаются засухи, снижающие урожаи, поэтому для получения гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур и улучшения процесса почвообразования применяется орошение.

Орошение здесь должно быть лишь небольшим дополнением к естественным осадкам. В неблагоприятных гидрогеологических условиях может потребоваться осушение (дренаж для понижения уровня грунтовых вод). Местами могут проявляться процессы осолонцевания и засоления, тогда нужны химические мелиорации и промывки почв.

3) Засушливая зона (сухостепная, полупустынная). При повышении температуры и недостатке влаги ускоряется процесс минерализации растительных остатков, снижается интенсивность накопления гумуса. Почвы светлокаштановые и сероземные, беднее гумусом, чем черноземы.

Для улучшения процесса почвообразования и развития большинства сельскохозяйственных культур необходимо регулярное орошение. pH > 7, 5, часто проявляются процессы осолонцевания и засоления почв. Основным видом мелиорации является регулярное орошение земель, часто требуются химические мелиорации и промывки засоленных земель.

4) Острозасушливая (пустынная). Процесс минерализации растительных остатков идет почти без образования гумуса. Почвы пустынные бурые, серобурые, песчаные, большие пространства – без почв. Земледелие здесь невозможно без орошения. При орошении существенно улучшаются и процессы почвообразования. Для предотвращения засоления почв применяется промывной режим орошения, при котором на поля подается воды на 15–25% больше, чем требуется растениям, чтобы обеспечить вымыв вредных солей из почвы. На больших площадях требуется дренаж.

Рассмотренные характеристики земель различных природно-климатических зон страны показывают, что почти все сельскохозяйственные угодья требуют мелиоративного улучшения для повышения эффективности их использования.

Существует 6 основных видов мелиорации почв, применяемых при сельскохозяйственном, лесохозяйственном и ином использовании территории: агрономические, биологические, химические, гидротехнические, культуртехнические и тепловые. Основные виды гидротехнических мелиораций – это орошение и осушение земель.

Оросительные мелиорации – это система мероприятий по искусственному увлажнению почвы с целью создания благоприятных условий для роста растений. Оросительные мероприятия могут иметь различное назначение, оказывать разное влияние на режим и свойства почвы, осуществляться весьма разнообразными способами.

По назначению выделяют следующие виды орошения: увлажнительное, удобрительное, утеплительное, влагозарядковое, промывочное. По срокам подачи воды на поле орошение можно разделить на регулярное и нерегулярное, выборочное и сплошное. Основные виды полива: аэрозольное увлажнение, поверхностное, дождевание, внутрипочвенное, капельное и субирригация.

Орошение независимо от вида осуществляется оросительными системами. Оросительную систему привязывают к источнику воды, который в принципе не входит в ее состав. Оросительную сеть разделяют на проводящую и регулирующую.

Проводящая оросительная сеть служит для подачи воды от головного водозаборного сооружения на источнике орошения к регулирующей оросительной сети и элементам техники полива. К ней предъявляют требования достаточной пропускной способности, надежности и долговечности. Она может быть открытой или трубчатой; стационарной или полустационарной, возможен вариант комбинированной сети.

Регулирующая оросительная сеть и техника полива: при поверхностном поливе регулирующими элементами полива являются поливные борозды, полосы, чеки, при подпочвенном орошении – подпочвенные увлажнители. При дождевании техника полива представлена различными дождевальными устройствами, при капельном орошении – капельницами.

Мелиорация засолённых земель. К засоленным и подверженным засолению относят земли, на которых в почвах, грунтах или грунтовых водах содержатся соли, вредные для развития растений или свойств почв. Засоление земель вызывается избыточным содержанием растворимых солей натрия, магния, кальция (хлоридами, сульфатами, карбонатами, гидрокарбонатами). Высокое содержание солей угнетает растения, снижает урожай и даже приводит к их гибели. Засоление может быть первичным и вторичным.

Засоленные земли классифицируют по степени, типу и химизму засоления. По степени засоления различают незасоленные, слабо-, средне- и сильнозасоленные земли. По типу засоления: солончаки и солончаковые земли, содержащие легкорастворимые подвижные соли; солонцы и солонцовые земли, содержащие ионы натрия и магния в почвенном поглощающем комплексе.

Сквозные промывки – наиболее эффективный способ удаления солей. При солонцовом засолении перед капитальными промывками нужны химические мелиорации.

В период эксплуатации земель необходимо поддерживать такой вводно-солевой режим почв, при котором не произойдет вторичного засоления, а промытый слой будет увеличиваться. Поэтому воды на орошение подают больше, чем требуется растениям, чтобы создать опресняющий фильтрационный переток оросительной воды через почву в грунтовые воды. Такой режим орошения называют промывным. Промывают режим орошения способен препятствовать вторичному засолению конкретного участка, но это повышает объёмы и минерализацию дренажных вод.

Осушительные мелиорации. Их цель – регулирование мелиоративного режима на землях, испытывающих постоянное или периодическое переувлажнение, препятствующее эффективному использованию земель.

Переувлажнение земель наблюдается во всех природно-климатических зонах при неблагоприятных гидрологических и гидрогеологических условиях. Виды переувлажненных земель: болота, заболоченные земли, переувлажненные минеральные земли. Их различают по наличию и мощности торфа, который является показателем длительности и режима переувлажнения.

Осушение заключается в недопущении поступления или в усилении отвода воды из расчетного слоя почвы и грунта, позволяющих регулировать водный и связанные с ним воздушный, тепловой и питательный режимы.

Осушение осуществляется осушительными системами – комплексом природных, хозяйственных и инженерно-технических элементов, предназначенный для регулирования водного режима на переувлажненных землях.

Методы и способы осушения, соответствуют типу водного питания. Методом осушения называют направление воздействия на факторы переувлажнения территории. Технические средства осуществления методов осушения называют способами осушения. Для осуществления методов осушения служат регулирующая и ограждающая осушительные сети. Регулирующая осушительная сеть отводит поверхностные или грунтовые воды с осушаемого участка. Поверхностные и внутрипочвенные воды отводят с помощью открытых и закрытых собирателей, грунтовые воды – дренажем. Ограждающая осушительная сеть перехватывает поверхностные и подземные притоки воды на участок со стороны водосбора водоприемника. Для этого предназначены нагорные каналы, головные и береговые дренажи. Для защиты от затопления паводковыми водами служат ограждающие дамбы.

При осушении земель в почвах и грунтах происходят различные процессы, вызы­вающие существенные изменения в ее составе и свойствах: уплот­нение, биохимическое разложение, механическая и химическая суффозия и др. Особенно сильно изменяется торф.

Литература

[1] – Гл. 7; [2] – гл. 1; гл. 3-9; [3] – гл. 5.

Вопросы для самопроверки

1. Обоснуйте необходимость мелиорации сельскохозяйственных земель.

2. Расскажите о климатической зональности страны и ее влиянии на землепользование.

3. Приведите 6 основных видов мелиорации почв.

4. Дайте определение орошению, чем вызвана его необходимость?

5. Что такое оросительная сеть, каков ее состав?

6. Перечислите виды орошения.

7. Что такое засоленные земли, как их можно классифицировать?

8. Назовите наиболее эффективный способ удаления солей.

9. Дайте определение осушению, какова его цель?

10. Что такое осушительные системы?

11. Перечислите методы и способы осушения.