Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв

Подождите немного. Документ загружается.

ко,

ни были совершенны эти приемы, они окажутся малоэффек-

тивными или непригодными для использования до тех пор, пока

почвам не будут приданы благоприятные для роста и развития

сельскохозяйственных, лесных культур свойства и вторичные, бо-

лее благоприятные (или оптимальные) по сравнению с естествен-

ными (исходными) водный, тепловой и солевой режимы. Нередко

в целях мелиорации необходимо улучшение только одного режима

почв (например, водного, путем их орошения).

Мелиорация (от лат. raelio — улучшать) — это система меро-

1фиятий по улучшению свойств и режима почв в благоприятных

производственном (сельскохозяйственном, лесохозяйственном и

др.) и экологическом направлениях. Мелиорация обеспечивает со-

здание важнейших условий для получения высоких и устойчивых

урожаев, рациональное использование почв, совершенствует про-

изводство, качественно меняет условия и производительность тру-

да. В учебнике «Основы мелиорации» академик А.Н. Костяков,

один из наиболее крупных мелиораторов нашего времени, рас-

сматривал сельскохозяйственные мелиорации как «...систему орга-

низационно-хозяйственных и технических мероприятий... имею-

щих задачей коренное улучшение неблагоприятных природных

(почвенных, климатических, гидрологических) условий в целях

успешного хозяйственного освоения и использования этих терри-

торий, прогрессивного повышения плодородия их почв» (с. 17).

При этом всегда следует иметь в виду, что мелиорация пред-

ставляет собой лишь часть сложного комплекса мероприятий, на-

правленных на оптимизацию процесса сельскохозяйственного и

лесохозяйственного производств, общего подъема продуктивности

почв.

Ее эффект в полной мере проявляется только на фоне высо-

кой культуры земледелия и лесного хозяйства. Следует подчерк-

нуть,

что при низком уровне агрономического производства эф-

фективность целесообразно построенной мелиоративной системы

может оказаться весьма незначительной, а затраты на ее строитель-

ство не оправданными вообще.

Таким образом, мелиорация является элементом земле-

пользования вообще иземледелияв частности. Ее эффект тем

выше, чем выше общий уровень земледелия. И наоборот, чем ниже

уровень земледелия, тем менее эффективны мелиоративные меро-

приятия.

Существует шесть основных видов мелиорации почв, приме-

няемых при сельскохозяйственном, лесохозяйственном и ином ис-

пользовании территории: агрономические, биологические, хими-

ческие, гидротехнические, культуртехнические и тепловые. Клас-

сификацию, отражающую главным образом состав мелиорации

при сельскохозяйственном и лесохозяйственном использовании

территории, иллюстрирует схема 1.

Под a

роно

и чес к им и мелиорациями (агромелио-

рациями) следует понимать комплекс мероприятий, направленных

на изменение (улучшение) рельефа и физических свойств почв

Это может быть решено путем планировки поверхности, профили-

рования, ьрядования, пребневания, узкозаюнной пахош, устрой-

ства квали Агромелиоративные мероприятия обеспечивают opia-

низацию и ускорение поверхностного сюка, улучшают распределе-

ние влаги на поверхности орошаемого поля

К афомелиоративным мероприятиям следует отнести и прие-

мы изменения физических свойств подпахотных горизонтов с по-

мощью глубокого рыхления, кротования, чизелевания К эгой

группе мероприятий следует отнести и плантажную глубокую пахо-

ту, а также песчаную смешанную, покровную и песчаную смеша-

нослойную культуры земледелия на торфяных почвах, щелевание

При фитомелиорациях используют возможность улуч-

шения свойств почв и их режимов путем применения адаптирован-

ной к конкретным условиям травянистой и древесной раститель-

ности К фитомелиорациям относят залесение песков (например,

залесение подвижных песков Ценфальнои Азии посадками черно-

ю саксаула, рис 150, 151), создание лесных полос, использование

фанспирирующей способности деревьев для понижения уровня

фунтовых вод, закрепление склонов, откосов, тальвегов посевами

многолетних фав Биологические особенности ряда растений мо-

гут быть использованы для рассоления поверхностных слоев про-

филя Растения-сидераты улучшают сфукгуру почвы, способе

1ву-

ют борьбе с их солонцеватостью

Химические мелиорации направлены на изменение

неблагоприятных химических и физических свойств почв и оро-

сительных вод Химические мелиорации включают внесение круп-

ных доз извести при ыубоком мелиоративном рыхлении на всю

1лубину обработки, а также гипса при борьбе с солонцеватостью

или при профилактике этого явления в процессе промывок за-

соленных почв от избытка водорастворимых солей Химические

мелиорации могут быть связаны с необходимостью изменения

свойств оросительных вод, например, внесение кальция (обычно

—

гипса) в поливные воды, обогащенные бикарбонатом натрия, или

разбавленной серной кислоты К химическим мелиорациям следу-

ет отнести мероприятия по кислованию почв содовою засоления,

усилению окислительной способности оросительных вод путем их

предварительною насыщения кислородом и др

Кулыуртехнические мелиорации — комплекс тех-

нических мероприятий, обеспечивающих приведение в благопри-

ятное для возделывания культурных растений состояние поверхно-

сти и корнеобитаемых тризонгов Это доеттается путем уборки

поверхностных и внуттжпочвенных камней, удаления кустарника

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ МЕЛИОРАЦИИ

Виды

мелиорации

Задачи

Состав

мероприятий

Агрономические

Изменение релье-

фа и физических

свойств почв

Организация и

ускорение по-

верхностного

и внутрипоч-

венного стока.

Аэрация почв.

Разрушение

(механичес-

кое) плотных

горизонтов

Селы-кили-знисш^нмыс и леси

Фитомелиорации

>г

Улучшение состо-

яния почв и их

поверхности с

помощью травя-

нистой и древес-

ной растшель-

ности

Лесомелиорация

(лесополосы,

закрепление

песков).

Залужсние скло-

нов,

оврагов

и др.

Биологический

дренаж, рассо-

ление и рассо-

лонцсвапие

почв

Химические

Улучшение хими-

ческих свойств

почв и вод

Предупреждение

и устранение

осолонневания.

Промывка от из-

бытка водораст-

воримых солей.

Изменение соста-

ва и содержания

поглощенных ка-

тионов, окисли-

тельно-восстано-

вительных и ше-

лочно-кислот-

ных условий

пней, кочек, мелколесья, засыпки ям, разборки валов выкорчеван-

ной древесины, извлечения погребенной древесины и др.

Гидротехнические мелиорации обеспечивают под-

ведение к мелиорированной территории поливных вод, необходи-

мых для регулирования водного режима почв, аккумуляцию влаги в

необходимом количестве и в нужное время, сброс избыточной гра-

витационной влаги за пределы рассматриваемой территории. Гид-

ротехнические мелиорации имеют своей основной задачей регули-

рование водного режима почв. Это достигается орошением, осуше-

нием, двусторонним регулированием водного режима почв, обвод-

нением территории, строительством водохранилищ.

Тепловые мелиорации напраатены на изменение теп-

лового режима почв с помощью мероприятий по трансформа-

ции гранулометрического состава поверхностных горизонтов (на-

пример, внесение мелких камней в пахотные слои северных почв

ПОЧВ, ИХ ЗАДАЧИ И СОСТАВ

Схема 1

чг

Кул ьтуртсхническис

> '

Создание благо-

приятных техни-

ческих условий

на поверхности

почв и в их кор-

псобитаемой

толще

1 '

Срезка малоцен-

ного кустарни-

ка, удаление

камней, кочек,

пней, засыпка

выемок и т д

Гидротехнические

Подача, аккуму-

ляция и сброс

ирригационных

и дренажных вод

и вод для целей

водоснабжения

Орошение

Осушение

Двустороннее

регулирование

водного режима

Обводнение

Создание водоемов

силовые

Оптимизация

температурного

режима почв

Изменение грану-

лометрического

состава поверх-

ностных гори-

зонтов

Мульчирование

Снегозадержание

Полив теплой

водой

с целью уменьшения их теплоемкости и повышения температу-

ры,

систематического снегозадержания, мульчирования поверхно-

сти и др.).

Различия между отдельными видами мелиорации носят несколь-

ко условный характер, однако принятое деление позволяет более

четко ориентироваться в сложной системе современных мероприя-

тий, направленных на улучшение свойств и режима почв.

Так как мелиорация

—

это система определенных технических

и иных мероприятий, направленных на улучшение свойств и режи-

мов почв, то обычно наибольший эффект удается достигнуть при

комплексном применении различных видов мелиорации. Напри-

мер,

при осушении тяжелых заболоченных почв

—

сочетанием аг-

ромелиорации,

пиротехнических и культуртехнических мелиора-

ции; при орошении засоленных почв — биологических, химиче-

ских и гидротехнических мелиорации и т.д.

Задача мелиорации заключается в том, чтобы улучшить свой-

ства и режим (или режимы) поверхностных рыхлых отложений в

слое мощностью 1—2 м, i e в юризонтах почвенною профиля По-

эюму непосредственным и основным объекюм мелиорации всеща

является почвенный покров

В 1умидной и семигумидной зонах, где задачи мелиорации

раничены необходимостью придать верхней

-2-метровой толще

благоприятные для возделывания культур свойства и режимы, поч-

венный покров являйся не только непосредственным, но и един-

ственным объектом мелиорации

В аридной и семиаридной зонах, особенно там, где засолены

не только почвы, но и почвообразующие породы, а также грунто-

вые воды, задача мелиорации заключается в улучшении как почв,

гак и пород и поверхностных горизонтов фунтовых вод Поэтому

на массивах орошения с засоленными почвообразующими порода-

ми и грунтовыми водами непосредственным объектом мелиорации

нередко оказываются не только почвы, но и толща пород, а также

поверхностные горизонты фунтовых вод, поскольку в процессе

мелиорации может возникнуть необходимость их опреснения

Мелиорация почв

—

системная дисциплина, которая ассими-

лирует в себе достижения 1идротехники и строительного дела, поч-

воведения, гидротогии, геолоши, климатологии, экономики и др

Попытаемся установить роль почвоведения в решении мелиора-

тивных задач Почвоведение является фундаментальной наукой

об объекте мелиорации, поскольку поверхностная толща рыхлых

отложении мощностью 1—2 м есть не что иное, как свита юризон-

тов почвенною профиля Итак, в 1умидных ландшафтах все1да,

а в сухостепных и аридных облааях преимущественно почвы

являются непосредственным и часто единственным объектом ме-

лиорации Поэтому очевидно, чем лучше изучены почвы, тем

правильнее Moiyr быть реализованы мелиоративные мероприя-

тия Оценка почв как объекта мелиорации должна осуществляться

с (енешческих позиций, тес учетом всех факторов, определяю-

щих их возникновение Такой подход строится на основе методов

исследования, принятых докучаевским почвоведением Из этою

следует., что, во-первых, докучаевское генетическое почвоведение

является фундаментальной теоретической наукой о почвах как

объекте мелиорации Во-вторых, почвоведение должно изучать и

раскрывать свойства и режимы почв в естественном состоянии, до

проведения мелиорашвных мероприятий Необходимо до начала

мелиорации оценить

те

параметры, которые следует изменить с по-

мощью мелиоративных мероприятий В-третьих, почвоведение как

георешческая наука должно прогнозировать изменения почв под

влиянием мелиорации Успех мелиорации всеша определяется тем,

насколько полно изучены свойства и режимы почв в исходном со-

стоянии (до мелиорации) и как детально отражены в проекте их из-

менения и эволюция после мелиорации. При этом очевидно, что

эволюция почв протекает, безусловно, не спонтанно, не как не-

кое саморазвитие, а как естественный ответ почвенного покрова на

изменившиеся под влиянием антропогенных факторов внешние

условия.

1.1.2. КРАТКИЙ ОБЗОР ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ

МЕЛИОРАЦИИ

История человечества показывает, что в условиях гумидного и

аридного климата мелиорация почв всегда оказывалась необходи-

мой не только для развития и стабилизации сельского хозяйства,

но и для самого существования человека. Об этом свидетельствуют

древние оросительные системы в долинах Нила, Тигра и Евфрата,

Амударьи и Сырдарьи, на огромной территории Юго-Восточной

Азии, в Мексике, на территории Древнего Урарту, в Южной Аме-

рике и т.д. Орошение определяло стабильность многих цивилиза-

ций, а разрушение ирригационных систем

—

их гибель. Мелиора-

ция в руках заинтересованных и грамотных землепользователей

всегда оказывалась мощным экономическим фактором развития

страны.

Мелиорация почв по своей длительности сопоставима, вероят-

но,

с историей человеческой цивилизации. Развитие крупных ир-

ригационных систем, организованное водопользование тесно свя-

заны с возникновением крупных рабовладельческих государств,

появлением централизованного управления.

В бассейнах рек Теджен и Мургаб за 10 000 лет до н.э. сущест-

вовало орошение. Исторические документы свидетельствуют о

том, что искусственное орошение в широких масштабах применя-

лось более 4000 лет назад в Египте, Месопотамии, Китае, Урарту,

Индии. А.А. Черкасов (1958) отмечает, что в долинах рек Тигр и

Евфрат до наших дней сохранились остатки крупнейшего оросите-

льного канала Нарван, постройка которого относится к периоду

одной из самых древних цивилизаций, существовавшей в Между-

речье. Длина этого канала

—

400 км, ширина

—

120 м, глубина

—

от

9 до 15 м.

По свидетельству древнегреческого историка Страбона, в

I в. н.э. в Закавказье в Ширванской степи орошалось земли боль-

ше,

чем в Египте и Вавилоне. Орошение позволяло собирать 2—3

урожая в год. Археологические исследования в бассейне Аральско-

го моря, выполненные с использованием аэрофотосъемки, показа-

ли,

что площадь орошаемых почв в III—V вв. до н.э. превышала со-

временную площадь ирригации.

В настоящее время в мире происходит бурное развитие ороше-

ния. Примером тому служат приводимые ниже данные.

Годы 1800 1900 1949 1959 1974 1990

Площадь оро-

шения, млн га 8 48 92 149 200-225 250-275

В целом на земном шаре насчитывается свыше 500 млн га зе-

мель,

нуждающихся в орошении. Анализ мирового опыта показы-

вает, что в районах засушливого климата орошение может удвоить

производство продукции на 40% всех сельскохозяйственных зе-

мель,

а на 15%, приуроченных к полуаридной и аридной зонам, ут-

роить ее объемы. Этим объясняются высокие темпы ежегодного

прироста орошаемых земель в мире, составившие в XX в. 3 млн га

в год.

Достаточно древними являются и осушительные мелиорации.

В течение ряда тысячелетий население Египта, Бирмы, Индии,

Вьетнама, Китая сооружало в долинах крупных рек дамбы для за-

щиты пойм от наводнений. Греческий историк Геродот более

2000 лет назад описал одну из первых дренажных систем в долине

Нила. Дренаж как могиоративное мероприятие получил широкое

распространение в античный период в Греции. Позднее Катон

(I в. до н.э.) в трактате «О земледелии» описал открытые дренаж-

ные системы, применявшиеся в Древнем Риме для осушения почв

на виноградниках и оливковых плантациях. Многие из этих систем

действуют до настоящего времени. В X в. в Европе начались работы

по устройству осушительных систем в бассейне Северного моря.

Особенно интенсивными они были в XII-XIV вв. Осушались круп-

ные болота, приморские низменности, дельты рек, приозерные по-

нижения.

В Англии в 1252 г. при короле Генрихе III был принят первый

закон об осушении сельскохозяйственных земель, который стал

основой для развития мелиорации в последующие столетия. Пер-

вая система закрытого дренажа в Европе была построена, по-види-

мому, в этой стране при Генрихе V в конце XV в.

В XVI-XVII вв. в Голландии началось строительство иольдер-

ных осушительных систем с перекачкой дренажных вод из каналов

в море с помощью ветряных мельниц. Появление гончарного дре-

нажа относится примерно к 1810 г. К. Маркс рассматривал изобре-

тение гончарного трубчатого дренажа в Англии и его внедрение в

сельскохозяйственное производство в середине XIX в. как аграр-

ную революцию в этой стране. В 1846 г. парламентским актом дре-

наж сельскохозяйственных земель был признан национальным до-

стоянием.

За период 1846-1873 гг. в Англии было осушено 4 млн га, т.е.

ежегодно по 150 тыс. га. В 1880 г. площадь осушенных земель в

стране составила 6,2 млн га. В настоящее время общая площадь

ежегодного строительства дренажа (включая объекты реконструк-

ции) составляет около 100 тыс. га.

В странах гумидного климата Европейского континента и в

США в настоящее время наблюдается быстрый рост площади осу-

шенных почв. Так, ежегодные темпы прироста площади дрениро-

вания в ФРГ составили 65 тыс. га (Эггельсманн, 1984). В США к

концу 60-х годов закрытым гончарным дренажем было осушено

около 40 млн га и открытой сетью около 20 млн га.

В Финляндии из общей площади сельскохозяйственных зе-

мель,

равной 2,5 млн. га, только 12% может быть использовано в

земледелии без дренажа. В настоящее время в стране осушено за-

крытым дренажем 0,9 млн. га (т.е. 36% от этой площади ), а вся

остальная территория (т.е. 52% всех сельхозугодий) дренирована

частой сетью открытых каналов. Таким образом, в этом государст-

ве осушена практически вся площадь сельскохозяйственных зе-

мель,

испытывающих избыточное увлажнение.-

В 1975 г. в США обрабатывалось 188,3 млн га земель, из них

осушалось 59,8 и орошалось 23,4 млн га. В СССР в это время обра-

батывалось 232,3 млн га земель. Из них осушалось 13,8 и ороша-

лось 17,8 млн. га. Это распределение имело место при равной пло-

щади переувлажненных почв в США и СССР (на 1975 г.).

—

около

100 млн га. Таким образом, к 1975 г. в США было осушено около

60%

переувлажненных почв, сельскохозяйственное использование

которых возможно только после мелиорации, в СССР

—

13,8%.

Интенсивное развитие работ по осушению в России первона-

чально было связано с деятельностью Петра I. Он предпринял осу-

шение болот в связи с освоением побережья Финского залива,

строительством Петербурга и других городов, крепостей, заводов.

Действие открытых осушительных систем было описано М.В. Ло-

моносовым в работе «Лифляндская экономика» (1738). В конце

XVIII в. А.Т. Болотов разработал вопросы осушения северных рай-

онов России. Однако в послепетровский период до второй полови-

ны XIX в. работы в области осушения почв в России велись в весь-

ма ограниченных масштабах. Отмена крепостного права и бурное

развитие капитализма явились движущим фактором мелиорации

почв.

В 1873 г. Министерство государственных имуществ в целях

использования обширных болот северо-западных губерний под се-

нокосы и пастбища, улучшения государственных лесов и оздоров-

ления местности организовало две экспедиции по осушению болот

под руководствам И.И. Жилинского. К этому времени относится и

строительство двух первых закрытых осушительных систем гончар-

ного дренажа в России. Они сыграли в дальнейшем важную роль в

развитии этого прогрессивного способа осушения в нашей стране.

Первая такая система закрытого дренажа была построена в 1853 г.

на территории современной Белорусской сельскохозяйственной

академии А.Н. Козловским через 10 лет после того, как в Англии

в 1843 г. Д. Рид впервые изобрел гончарную дренажную трубу

(Фалевич, 1860). Вторая система закрытого гончарного дренажа

2 - 2099

была создана в Смоленской губернии в имении А.Н. Энгельгардта,

близкого друга и соратника В.В. Докучаева, одного из основателей

опытного дела в России. В начале XX в. в России создается систе-

ма мелиоративных опытных станций и опытных полей по культуре

болот (Архангельская, Яхромская, Сарненская и др.).

Однако мелиорация почв России в дореволюционный период не

получила значительного развития, несмотря на настоятельную не-

обходимость широкого внедрения осушения, орошения, культур-

технических мероприятий, агро- и фитомелиорации в сельское и

лесное хозяйства. В целом в стране с разнообразными природными

условиями к 1917 г. площадь орошения составляла 4080 тыс., а осу-

шения

—

1200 тыс. га.

Выше отмечалось, что почвы (верхняя толща рыхлых отложе-

ний, затронутая почвообразованием) являются непосредственным

объектом мелиорации. Тесная связь почвоведения с практикой

земледелия была причиной появления многих выдающихся ра-

бот в области генезиса, использования и мелиорации почв в доре-

волюционный период. Начало этим публикациям было положе-

но В.В.Докучаевым (рис.1). В 1875 г. он издает статью о проб-

лемах мелиорации почв полесий. Она называлась «К вопро-

су об осушении болот вообще и, в частности, об осушении поле-

сья».

Это была первая публикация, в которой сделана попытка про-

гноза и экологической оценки последствий мелиорации почв.

Существенно и то, что В.В. Докучаев (1899), а затем Н.М. Си-

бирцев (1900) не только подчеркивали необходимость осушения

переувлажненных почв лесной зоны России, но и обращали

внимание на важность диффе-

ренцированного подхода к мели-

орации почв более южных реги-

онов.

По Докучаеву, степная зо-

на

—

территория, где земледелие

Рис.

1. Профессор ДОКУЧАЕВ

Василий Васильевич (1846-1903)

Основоположник научного генетическо-

го почвоведения. Разработал зональную

систему мелиорации почв Российского

государства. В фундаментальной моно-

графии «Наши степи прежде и теперь»

рассмотрел актуальные проблемы мелио-

рации почв страны. Показал на практике

эффективность систем агролесо- и гид-

ромелиорации почв степной зоны. Впер-

вые обратил внимание на необходимость

внедрения закрытого дренажа в земле-

делие лесной зоны, особенности ороше-

ния черноземов, защиты осушаемых тор-

фяных почв от деградации

должно быть направлено на сохранение благоприятных свойств

черноземов и улучшение их водного режима с помощью агрономи-

ческих и агромелиоративных мероприятий, гидро- и фитомелиора-

ций. В северных районах распространения черноземов орошение

ограничивается поливом кормовых культур, садов. В сухой степи,

полуаридной и аридной зонах земледелие невозможно, по его сло-

вам, без «гидратации», т.е. без ирригации. Из этого следует, что не-

обходимость мелиорации почв предопределена природными услови-

ями страны.

В дореволюционной России орошение было сосредоточено

главным образом в Центральной Азии и Закавказье. Здесь ороша-

лось около 3,8 млн га земель. В степной зоне страны орошение

почти не применялось. В 1892 г.

В.В.

Докучаев при поддержке Лес-

ного департамента организовал особую экспедицию по испытанию

и учету различных способов и приемов лесного и водного хозяйст-

ва в степях России. На примере Каменной степи им была разрабо-

тана система агро-, фито- и гидромелиорации, представляющая и

сегодня работающую модель агрохозяйственного степного ланд-

шафта с рациональной системой лесных полос.

Эти актуальные работы основоположников научного почвове-

дения не утратили своего агроэкологического значения до настоя-

щего времени. Позднее, в 1912 г., Б.Б. Полыновым в гидромодуль-

ной лаборатории А.Н. Костякова (рис. 2) на территории бывшего

Бугырского хутора в Москве были начаты экспериментальные ра-

боты по изучению закономерностей движения водорастворимых

солей. Им впервые была показана различная миграционная актив-

ность хлоридов, сульфатов и карбонатов. Б.Б. Полыновым (рис. 3)

была раскрыта роль различных почвообразующих пород в фор-

мировании солевых аккумуля-

ций. В дальнейшем эти исследо-

вания, вначале имевшие преи-

мущественно прикладное значе-

ние,

были широко использованы

Рис.

2. Профессор КОСТЯКОВ

Алексей Николаевич (1887-1957)

Инженер-гидротехник, академик ВАСХНИЛ

и член-корреспондент

АН

СССР. Разра-

ботал теорию расчетов мелиоративных

систем, режимов орошения и техники

полива сельскохозяйственных культур,

приемы борьбы с потерями воды. Автор

фундаментального учебника «Основы

мелиорации», способов проектирования

и строительства мелиоративных систем

различного назначения. Лауреат Госу-

дарственной премии за работы в облас-

ти мелиорации почв