Беляев А.Б. Избранные лекции по мелиорации почв

Подождите немного. Документ загружается.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Избранные лекции по мелиорации почв

Учебное пособие по специальности

020701(013000) – Почвоведение

Воронеж 2005

Утверждено научно-методическим советом биолого-почвенного факультета

от 30.03.05 Протокол № 3

Автор А . Б . Беляев

Учебное пособие подготовлено на кафедре почвоведения и агрохимии биоло-

го-почвенного факультета Воронежского государственного университета

Рекомендуется для студентов IV курса д/о по специальности

«Почвоведение» .

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Предисловие 4

Лекция 1. Введение в мелиорацию 4

1.1. Общие понятия и сведения о мелиорации почв 4

1.2. Типы и виды мелиорации земель 5

1.3. Краткая история становления и развития мелиорации почв в мире и в

нашей стране. Вклад отечественных ученых в развитие мелиорации почв 7

1.5. Мелиоративный фонд земель в мире, СНГ, Р.Ф ., ЦЧЗ.

И Воронежской области 12

Лекция 2. Периоды и этапы в развитии мелиорации почв 15

2.1. Периоды в развитии мелиорации почв в мире 15

2.2. Этапы в развитии мелиорации почв в нашей стране в

послеоктябрьский период 20

Лекция 3. Мелиоративные мероприятия на черноземах 23

3.1. Общие сведения 23

3.2. Орошение черноземов . Состояние проблемы, результаты

исследований 24

3.3. Комплексный подход в мелиорации черноземов 27

Лекция 4. Мелиорация песков и песчаных почв 29

4.1. Общие сведения о песках и песчаных почвах и их геграфическое

распространение 29

4.2. Генезис песков 31

4.3. Состав и свойства песков 32

4.4. Водный режим песчаных массивов 34

4.5. Почвообразование на песках 35

4.6. Мелиорация песков 35

Лекция 5. Агролесомелиоративные мероприятия на почвах 38

5.1. Введение. Предмет и задачи агролесомелиорации 38

5.2. Понятие о лесе. Составные растительные компоненты леса 39

5.3. Основные таксационные показатели лесных насаждений 42

5.4. Отношение древесных растений к условиям жизни 47

5.5. Полезащитные лесные полосы , их значение и влияние на

окружающую среду 51

5.6. Полезащитные лесные полосы в условиях равнинного рельефа 57

5.7. Особенности полезащитного лесоразведения в нечерноземной зоне 58

5.8. Ассортимент пород, типы и схемы смешения , применяемые в

полезащитном лесоразведении 58

5.9. Ширина и рядность полос 64

5.10. Лесомелиоративные мероприятия по борьбе с эрозией почв 64

5.11. Защитное лесоразведение на пастбищах 66

5.12. Полезащитное лесоразведение на орошаемых землях 67

5.13. Экономическая эффективность полезащитного лесоразведения 68

ЛИТЕРАТУРА 69

Предисловие

В настоящем пособии приводится лекционный материал , читаемый на

почвенном отделении ВГУ по темам , имеющим важное мелиоративное зна-

чение, но отсутствующим в учебниках по мелиорации почв и не включенных

в программу курса. В частности , в пособии рассматриваются вопросы мелио-

ративных мероприятий на черноземных почвах , которые проводились в на-

шей стране во второй половине XX века и приведшие к определенным нега-

тивным последствиям. Этот материал имеет особое значение для студентов,

обучающихся в центрально-черноземном регионе.

Важным объектом мелиорации являются песчаные почвы, занимающие

значительную площадь в нашей стране.

В системе мелиоративных мероприятий значительная роль принадлежит

агролесомелиорации - самому экологически чистому и безопасному типу ме-

лиорации, имеющему к тому же огромное значение и в плане увеличения об-

лесенности малолесных районов.

В пособие включены также материалы закона «О мелиорации земель» ,

действующего с 1996 года и не включенного в учебную программу , и суще-

ствующие учебники.

Пособие является дополнительным информационным материалом для

студентов IV курса при подготовке к сдаче экзамена по мелиорации почв .

Лекция 1. Введение в мелиорацию

1.1. Общие понятия и сведения о мелиорации почв

Уже на самых ранних этапах становления земледелия применялись ме-

лиоративные приемы, направленные на улучшение свойств почв, на повыше-

ние урожайности сельскохозяйственных культур. По мере развития челове-

ческого общества число этих приемов расширялось и совершенствовалось. За

всю историю человечества на нашей планете утрачено от 2 до 4 миллиардов

гектаров пашни по разным оценкам . Это превышает современную пахотную

площадь (около 1,5 млрд. га). Учитывая , что ежегодные потери пахотных

почв составляют 6-7 млн. га, а население земли увеличивается каждую неде-

лю на 1 млн. 250 тыс. / 1 / и превысило 6 млрд. человек, перед человечеством

стоит проблема непрерывного роста производства продовольствия и сель-

скохозяйственного сырья для промышленности . Это возможно только за счет

внедрения новых технологий , разрабатываемых наукой и передовой практи -

кой , увеличения выхода продукции с единицы площади. Одним из приемов

рационального использования земель, повышения урожайности культур яв-

ляется мелиорация .

Мелиорация (от лат. melioratio – улучшение) – это система мероприятий

по коренному улучшению свойств и режимов почв в благоприятном произ-

водственном (сельскохозяйственном, лесохозяйственном и др.) и экологиче-

ском направлениях. Однако следует иметь в виду , что мелиорация не панацея

от всех неблагоприятных условий . Она лишь часть необходимых мероприя -

тий по оптимизации сельскохозяйственного и лесохозяйственного производ-

ства. Ее эффективность бывает значительной лишь на фоне высокой культу -

ры земледелия .

Опыт передовых стран свидетельствует о том, что мелиорация является

самым эффективным мероприятием даже в условиях благоприятного клима-

та , главным образом благодаря возможности программировать урожай . Так,

например, по данным Международного комитета по ирригации и дренажу, в

таких странах , как Германия , США и Голландия , где практически решена

продовольственная проблема, мелиорировано соответственно 50, 60 и 85%

сельскохозяйственных земель / 1 /, в России всего 5,36% сельскохозяйствен -

ных земель.

В развитии этой отрасли было и остается много негативного. Слабая от-

дача и эффективность мелиорированных земель обусловлены организацион -

ными неурядицами, отсутствием законов об охране природы и другими при-

чинами. В 1966 году мелиоративная наука была передана из ВАСХНИЛ в от-

расль – Минводхоз, затем – Минводстрой , а сейчас в государственные, муни-

ципальные и иные формы собственности / 4 /. С середины 50-х и до начала

90-х годов прошлого столетия в мелиорацию вкладывались миллиарды руб-

лей . Однако строительство велось без социально-экологических экспертиз

проектов и планов , без апробации их на опытно-производственных участках ,

без прогнозирования изменений в свойствах почв и т. д. Сейчас многие гид -

ромелиоративные системы пришли в негодность , нужна их реконструкция .

Проведенная экспертиза экологического состояния орошаемых земель Рос-

сии / 3 / свидетельствует о том , что около полумиллиона орошаемых земель

имеют катастрофическое экологическое состояние – это Дагестан (365 тыс.

га) и Калмыкия (60 тыс. га). Основной причиной этого является засоление.

Напряженная экологическая обстановка сложилась в Северо-Кавказском

районе / 6 /. Из-за недостаточности дренажа происходит переувлажнение и

засоление почв . Положение усугубляется здесь тем , что зачастую поливы

осуществляются минерализованной водой с концентрацией более 2 г/л. Для

черноземов поливы такой водой не допустимы. В нечерноземье и Централь-

но-Черноземном регионе орошаемые земли в целом имеют удовлетворитель-

ное состояние. Орошение здесь осложняется неисправностью ирригационной

сети , из- за чего до 50% земель ежегодно не поливается / 6 /. Более благопо-

лучная ситуация в Уральском и Западно-Сибирском районах , где 80% пло-

щадей характеризуются хорошим мелиоративным состоянием , а в целом их

экологическое состояние удовлетворительное. Напряженная экологическая

ситуация отмечается в Хакассии и Астраханской области , где 21-29% оро-

шаемых земель имеют неудовлетворительное состояние. Наряду с засолени-

ем здесь происходит переувлажнение. В настоящее время эту отрасль надо

как бы восстанавливать заново и придать ей важное народнохозяйственное

значение.

1.2. Типы и виды мелиорации земель

В главе II Федерального закона «О мелиорации земель» / 4 / говорится ,

что «В зависимости от характера мелиоративных мероприятий различают

следующие типы мелиорации земель: 1) гидромелиорация ; 2) агролесоме-

лиорация ; 3) культуртехническая мелиорация ; 4) химическая мелиорация».

В составе отдельных типов мелиорации земель устанавливают виды ме-

лиорации земель.

Гидромелиорация состоит в проведении комплекса мелиоративных ме-

роприятий , обеспечивающих коренное улучшение заболоченных, излишне

увлажненных, засушливых, эродированных, смытых и других почв , состоя -

ние которых зависит от воздействия воды . Она направлена на регулирование

водного, воздушного, теплового и питательного режимов почв посредством

осуществления мер по подъему , подаче, распределению и отводу вод с по-

мощью мелиоративных систем .

К типу гидромелиорации относятся : 1) оросительная ; 2) осушительная ;

3) противопаводковая ; 4) противоселевая ; 5) противоэрозионная ; 6) противо-

оползневая и другие виды мелиорации. В свою очередь: орошение может

быть : регулярным, лиманным, вегетационным, влагозарядковым, очист-

ным, промывным.

Осушение применяют при мелиорации болот и заболоченных земель.

Особый вид – польдерное осушение (польдер - пониженное пространство,

защищенное валами для предохранения от затопления водами прилегающей

реки, моря и т.д.)

Двустороннее регулирование водного режима проводят в нечерноземной

зоне на случай засухи путем перекрытия шлюзов.

Обводнение территорий (пастбищ , хозяйственно-бытовое) проводят пу -

тем прокладки каналов, трубопроводов , бурения скважин .

Агролесомелиорация обеспечивает коренное улучшение почв посред-

ством использования почвозащитных, водорегулирующих и иных свойств

защитных лесных насаждений . Сюда относятся следующие виды мелиора-

ции:

противоэрозионная - защита почв от эрозии путем создания лесных на-

саждений на оврагах , балках , песках , берегах рек и других территориях;

полезащитная - защита почв от воздействия неблагоприятных явлений

природного, антропогенного и техногенного происхождения путем создания

защитных лесных насаждений по границам земель сельскохозяйственного

назначения ;

пастбищезащитная – предотвращение деградации почв пастбищ путем

создания защитных лесных насаждений .

Культуртехническая мелиорация почв состоит в проведении комплекса

мелиоративных мероприятий на землях неудобных для сельскохозяйственно-

го производства. При этом проводятся следующие виды работ:

-расчистка мелиорируемых почв от древесной и травянистой раститель-

ности , кочек, пней и мха;

- расчистка мелиорируемых почв от камней и иных предметов ;

- мелиоративная обработка солонцов;

- рыхление, пескование, глинование, землевание, плантаж и первичная

обработка почвы.

Химическая мелиорация состоит в проведении комплекса мелиора-

тивных мероприятий по улучшению химических и физических свойств почв .

Она включает в себя известкование, гипсование и фосфоритование.

1.3. Краткая история становления и развития мелиорации почв в

мире и в нашей стране. Вклад отечественных ученых в развитие мелио-

рации почв

Вероятно, первые рекомендации по мелиорации почв изложены в «На-

зирателе» / 19 /, в котором в разделе 2 говорится о подборе пашни и о том ,

что «нужно ту пашню со всех сторон окопать канавой для стекания избытка

воды и ссыпать межу… , и обсаживать вербой , тополем , вязом или иными де-

ревьями» . В отдельных главах говорится «о пользе пахоты или возделывания

земли» , а в 5 главе «в чем нуждается каждое дерево в своем развитии, какие

дела и средства способствуют росту и его плодоношению» указывается «для

лучшего роста овощей и плодов, вообще всего, что корень в земле имеет,

требуется еще пять вещей : 1) семян, 2) удобрения (лучше навозом ), 3) водной

влаги, 4) прививки и (или) 5) прищипывания…».

Приводятся многочисленные ссылки на Авиценну , Катона, Варрона, Пал -

ладия , Плиния и др ., в том числе и важные советы по обработке земли: «Вот

и советует нам премудрый земледелец Палладий , чтоб не пахали мы землю ,

пока она влажная… или сухая . Наилучшее время для пахоты – когда земля в

меру влажная…Тогда земля раздробляется лучше и становится рыхлой и лег -

кой…».

При Петре I (1672-1725) был издан ряд законодательных актов о расширении

хлебопашества и скотоводства, о внедрении технических культур (картофель,

лен и др.), об улучшении сельскохозяйственной техники, о распространении

сельскохозяйственных знаний . Составлялись инструкции по улучшению зем -

леделия на дворцовых землях / 14 /. В одной из них говорилось, что землю

надо «вспахивать в зиму», зимой же раскладывать на этой земле пуки хворо-

ста на расстоянии 10-15 саженей друг от друга для задержания снега, весной

их сжигать , перепахивать и боронить без огрехов. Для защиты посевов от

вымочек в низких местах предлагалось копать «рвы глубокие и воду спус-

кать» .

Близкий сподвижник Петра I В .Н . Татищев (1686-1750) предлагал 4-х

польный севооборот: озимые, яровые, пар и выгон для скота , в то время как

везде господствовало трехполье. Он писал , что «земля ни от чего так плодо-

носна не бывает, как от сочного и доброго навозу… его надо вывозить на по-

ля не ранее начала июля, лучше всего в пасмурный день и сразу запахивать» .

Чисто практическую направленность имела переведенная М . В . Ломоносо-

вым (1711-1765) в 1747 г. с немецкого языка работа С . Губертуса «Лифлянд-

ская экономия», где описано действие открытых осушительных систем при

освоении болот / 33 /.

Известный деятель в области сельского хозяйства А.Т . Болотов (1738-

1833) в своих статьях «Мысль о водороинах» (1781), «О запашке ржи бороз-

дами» (1782) развивает ряд положений по борьбе с эрозией почв путем уст-

ройства водоотводных каналов, посева на склонах бобовых трав , применения

посевов поперек склонов / 12 /. В ряде статей : «О вещах , годных к удобре-

нию» (1784), «Об употреблении гипса для удобрения пашен» (1785), «О

удобрении земли золою» (1789), «Об удобрении земель» (1770) он большое

значение в удобрении почв , помимо навоза и золы, придавал древесным ли-

стьям, бобовым растениям, прудовой и болотной тине, гипсу извести , селит-

ре, торфу, соломе. Им разработаны в конце XVIII века вопросы осушения се-

верных районов России и принципы лесоразведения и лесопользования .

А.Н . Радищев (1749-1802) / 39 /для улучшения водопроницаемости почв

предлагал вносить в глинистую пашню песок или хрящ и производить глубо-

кую обработку . Он полагал , что «если верхний слой глина, а нижний опока

или мел , то смешивание сих двух земель произведет почву плодородную»

/ 39 /, что для предохранения почвы от смыва и размывания зяблевую вспаш -

ку надо проводить поперек склона.

А.Н . Энгельгардт (1832-1893) / 46 / при освоении пустошей стал исполь-

зовать фосфоритную муку из русских фосфоритов: «в фосфоритной муке мы

имеем могущественное средство для разработки наших пустошей , состав -

ляющих в северной России главную массу угодий». Кроме фосфоритования

он большое значение придавал известкованию , минеральным удобрениям и

сидерации в повышении плодородия нечерноземной полосы.

Вопросы известкования почв нечерноземной полосы России в своих рабо-

тах поднимали Д.И. Менделеев (1834-1907) и И .А. Стебут (1833-1923). По-

следним в 1865 г. была защищена магистерская диссертация на тему «Из-

весткование почв».

Но особую целенаправленность мелиорация почв приобрела в работах

В . В . Докучаева, Н .М . Сибирцева, П .А. Костычева, А.А. Измаильского, Г .Н .

Высоцкого и многих других ученых в конце XIX в. В 1875 г. В .В . Докучаев

(1846-1903) издает статью о проблемах мелиорации почв полесий «К вопросу

об осушении болот вообще и, в частности , об осушении полесья». Это была

первая публикация , в которой сделана попытка прогноза и экологической

оценки последствий мелиорации почв . Существенно и то , что В . В . Докучаев ,

а затем и Н . М . Сибирцев (1860-1900) не только подчеркивали необходимость

осушения переувлажненных земель лесной зоны России, но и обращали вни-

мание на важность дифференцированного подхода к мелиорации почв более

южных регионов. Здесь земледелие должно быть направлено на сохранение

благоприятных свойств черноземов и улучшение их водного режима с помо-

щью агрономических и агромелиоративных мероприятий , гидро- и фитоме-

лиораций . Докучаев считал , что в северных районах распространения черно-

земов орошение ограничивается поливом кормовых культур, садов. В сухой

степи, полуаридной и аридной зонах земледелие невозможно без «гидрата -

ции» , т.е. ирригации. В своей книге «Наши степи прежде и теперь» (1892)

Докучаев / 18 / изложил план реконструкции сельского хозяйства чернозем -

ной полосы России с целью борьбы с засухой , поразившей летом 1891 года

более трети ее и вызвавшей небывалый неурожай . В основу этого плана по-

ложены следующие, в основном мелиоративные мероприятия :

1) регулирование рек больших и малых;

2) регулирование оврагов и балок с целью предотвращения дальней -

шего размыва их дна и берегов ;

3) регулирование водного хозяйства степей посредством создания на

водораздельных пространствах системы прудов по замкнутым по-

нижениям и путям естественного стока дождевых и снеговых вод ;

использование накопленных вод для орошения ; облесение берегов

прудов, песчаных массивов и неудобий ;

4) выработка оптимальных соотношений площадей пашни, луга, леса,

вод, сообразуясь с местными климатическими, грунтовыми, почвен -

ными условиями и главной возделываемой культурой ;

5) определение оптимальных систем обработки почвы для наилучшего

использования влаги.

На примере Каменной степи им была разработана система агро-, фито - и

гидромелиорации, представляющая и сегодня работающую модель агрохо-

зяйственного степного ландшафта с рациональной системой лесных полос.

П .А. Костычев (1845-1895) / 30 / в своих работах «Почвы Черноземной

области России, их происхождение, состав и свойства» (1886), «К вопросу об

удобрении и обработке черноземных почв» (1887), «О борьбе с засухами по-

средством обработки полей и накопления на них снега» (1893) предложил аг -

ротехнические меры борьбы с эрозией . Он пришел к выводу , что причиной

эрозии является бессистемная распашка земель и что почва, покрытая расти -

тельностью , не страдает от эрозии. Обработка земель, уничтожая связь меж -

ду почвенными частицами, разрушая структуру , делает почву крайне неус-

тойчивой по отношению к воде. Особую ценность представляют его выводы

о восстановлении структуры при оставлении пашни под залежь.

А.А. Измаильский (1851-1914) в книге «Как высохла наша степь» экспе-

риментально доказал , что гарантами против иссушения пахотных почв явля-

ется глубокая вспашка и поддержание поверхности почвы в рыхлом состоя -

нии. Действенными мерами он считал : 1) облесение оврагов ; 2) устройство

запруд на степных ложбинах , а для предотвращения твердого стока – созда-

ние искусственного рельефа путем террасирования склонов; 3) снегозадер-

жание, устройство кулис из кукурузы .

П .П . Тихобразов в 1892 г., работая по программе В .В . Докучаева в Там -

бовской губернии, впервые предложил постоянные земляные валы с широ-

ким основанием , обеспечивающим накопление влаги и беспрепятственный

проход сельскохозяйственных машин . Такие валы-террасы применяют в на-

стоящее время в США.

Г .Н . Высоцкий (1865-1940) в одной из своих первых работ «Материалы

по изучению черных бурь в степях России» (1894) рассмотрел вопросы рас-

пределения и аккумуляции продуктов ветровой эрозии в зависимости от ха-

рактера растительного покрова и рельефа. Последующие его работы посвя -

щены вопросам степного лесоразведения . В целом им был заложен научный

фундамент полезащитного лесоразведения .

Экспедиция под руководством М . Н . Анненкова в 1892 г. проводила ис -

следования по обводнению юго-востока России в бассейне Дона (Тульская ,

Рязанская , Орловская , Тамбовская и Воронежская губернии) также по про-

грамме Докучаева. Исследовались вопросы регулирования поверхностного

стока талых и ливневых вод, борьбы с оврагами, регулирования речного сто -

ка, организации орошения .

Известный геолог С . Н . Никитин в 1894 г. для борьбы с оврагами особен -

но рекомендовал фитомелиоративные приемы, считая их более эффективны-

ми, чем дорогостоящие инженерные сооружения .

Н .А. Соколов в работе «Дюны, их образование, развитие и внутреннее

строение» (1894) изучил действие различных преград на аккумуляцию про-

дуктов дефляции.

Вопросам ветровой эрозии почв посвящена также работа А . А . Колесова

«Природа песков и их облесение» (1900), где рассмотрел методы борьбы с

выдуванием почв в засушливых условиях юга России.

Большую положительную роль сыграли постоянно действующие песча-

но-овражные партии, созданные в начале ХХ в.(1901) в составе лесоводов и

гидротехников .

Таким образом, подводя итоги этого периода, начиная с работ В . В . До-

кучаева, следует отметить , что это было время очень быстрого развития как

теоретических , так и практических работ по изучению эрозионных процессов

и методов борьбы с ними. За этот период было выполнено огромное количе-

ство работ по борьбе с оврагами, подвижными песками, смывом почв . Был

создан фундамент учения о природе водной и ветровой эрозии почв и разра-

ботаны основные методы борьбы с ними.

В начале ХХ в. в России создается система мелиоративных опытных

станций и опытных полей (Архангельская , Яхромская , Сарненская и др.).

Однако мелиорация почв России в дореволюционный период не получила

значительного развития , несмотря на настоятельную необходимость широко -

го внедрения осушения , орошения , культуртехнических мероприятий , агро- и

фитомелиорации в сельское и лесное хозяйство. Несмотря на строительство

крупных оросительных систем : Мургабской (40 тыс. га) в Туркмении, Голод -

ностепской (50 тыс. га) в Узбекистане (левобережье Сырдарьи), Муганской

(20 тыс. га) в Азербайджане (часть Кура-Араксинской низменности ), в целом

площади мелиорируемых земель были невелики. К 1917 г. площадь орошае-

мых земель составила 4 млн. 80 тыс. га. Из них 3 млн. 800 тыс. га орошались

в Средней Азии и на Кавказе еще до присоединения к России (Грузия -1803-

1864 г г; Таджикистан – в 1868 г; Узбекистан – в 1860-1870 г г), а площадь

осушаемых земель составляла 1 млн. 200 тыс.га.

Почвенно-мелиративные исследования возникли в России как специфи-

ческий вид почвенно-географических работ, обслуживающих нужды иррига-

ции. В России впервые этих вопросов касались В .С . Богдан (1900) и С .А. За-

харов (1905), но они вскоре отошли от этих направлений .

Своим последующим развитием почвенно-мелиоративные исследования

в значительной мере были обязаны Н .А. Димо (1873-1959). В 1908 г. им были

организованы специальные работы по изучению засоленных почв в Голодной

степи, а затем в других районах Средней Азии и Закавказья . Они послужили