Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв

Подождите немного. Документ загружается.

женное позволяет признать, что почвообразующие породы играют

детерминирующую роль не только в формировании агроландшаф-

тов,

но и

значительной мере определяют направленность процес-

сов,

вызываемых современной деятельностью человека (агрономи-

ческой, мелиоративной, лесохозяйственной и иной).

2.4.

РЕЛЬЕФ И СТЕПЕНЬ

ДРЕНИРОВАННОСТИ ТЕРРИТОРИИ

Климат определяет основное направление мелиорации почв.

это общее справедливое заключение необходимо внести одно су-

щественное замечание: климат определяет лишь общее целесооб-

разное направление мелиорации.

границах конкретного массива

направленность мелиорации может существенно корректироваться

другими природными факторами. Важное значение в этом случае

приобретает рельеф. В аналогичных климатических, литологиче-

ских

гидрогеологических условиях определенного геоморфологи-

ческого элемента

или

ландшафта рельеф вызывает перераспределе-

ние поверхностных и подземных вод. Таким образом, рельеф как

самостоятельный естественный фактор при мелиорации террито-

рии определяет, во-первых, необходимость выполнения опреде-

ленного комплекса агромелиоративлых работ по планировке по-

верхности на объектах осушения или орошения. Во-вторых, рель-

еф,

как правило, определяет характер структуры почвенного по-

крова мелиорируемого массива, особенно когда почвы увлажняют-

ся поверхностными водами. Эта связь обусловлена тем, что рельеф

является мощным фактором перераспределения поверхностного,

внутрипочвенного и грунтового стоков. Перераспределение вод

по рельефу обусловливает как следствие и перераспределение

по рельефу стока солей и твердых частиц. Поскольку соли облада-

ют различной растворимостью, то в засушливых районах страны

на водораздельных пространствах и верхних частях склонов проис-

ходит аккумуляция углекислых солей кальция, натрия и их сульфа-

тов.

Здесь формируются гипсовые аккумуляции. На низких уров-

нях накапливаются хлориды натрия, кальция и машия

(рис.

14). На наиболее низких отметках поверхности

особо засуш-

ливых условиях появляются аккумуляции калийной и натриевой

селитры.

Закономерная смена солевых аккумуляций по рельефу обу-

словлена различной миграционной активностью

ландшафте кар-

бонатов, сульфатов, хлоридов, нитратов. На это обстоятельство

впервые обратил внимание выдающийся почвовед-геохимик

Б.Б. Полынов. Им было показано, что общая минерализация и

хлоридность почв и почвенных растворов растут к нижним частям

fyuoSuii

Рис.

14. Обобщенная схема миграции, дифференциации и аккумуляции со-

лей в континентальных условиях (В.А. Ковда, 1984)

и подножиям склонов и наиболее высокими становятся во внут-

ренних бессточных впадинах.

В зоне избыточного увлажнения, где осушение является необ-

ходимым приемом мелиорации, обширные хорошо дренированные

территории водоразделов и склонов, образованные автономными и

автоморфными почвами, могут успешно использоваться в сельско-

хозяйственном производстве и без дренажа. На рис. 15 показано

закономерное изменение структуры почвенного покрова в центре

Нечерноземной зоны, обусловленное рельефом. Приуроченность

почв к геоморфологическим элементам и позиции рельефа в зна-

чительной мере определяют степень гидроморфизма почв и их за-

соленность, дренированность местности и в конечном итоге состав

мелиорированных работ в конкретных гипсометрических условиях

ландшафта.

Естественная дренированность территории

—

важная характе-

ристика объекта мелиорации. Она тесно связана с рельефом, поро-

дами, их водопроницаемостью, приуроченностью объекта к конк-

ретному геоморфологическому элементу. Д.М. Кац (1969) ввел ве-

сьма важное для мелиоративной практики засушливых и аридных

регионов страны понятие о степени естественной дренированно-

<яи территории, тесно связанное с ее геоморфологией, рельефом,

Прчвообразующими и подстилающими породами.

Показателем естественной дренированности

является потенциальная величина подземного стока грунтовых вод

(в мм или

/га

в год). Д.М. Кац и В.М. Шестаков (1981) предлага-

Ше

Рис 15 Схема пространственной изменчивости почв под влиянием нараста-

ющего избыточного увлажнения (юг лесной зоны)

—

почвы на кислых покровных лессовидных (бескарбонатных) супинках и гли-

нах, Б

—

почвы на кислых флювиогляциальных песках и супесях

—

осадки, 2

—

поверхностный сток, 3

—

водный режим поверхностных горизон-

тов промывной (стрелка), застойный кратковременно (стрелка с одним штрихом),

длительно (стрелка с двумя штрихами), постоянно (стрелка с тремя штрихами),

—

верховодка (в суглинистых и глинистых) или грунтовые воды в нижней части

профиля, 5

—

морфология профиля, индекс горизонтов, 6—название почвы

ют выделять по степени естественной дренированности пять зон.

основу их выделения положены следующие критерии.

орошае-

мых районах гюлу1густынной и пустынной зон при существую-

щих коэффициентах полезного действия оросительных систем

й поверхностном самотечном орошении ирригационное питание

грунтовых вод в среднем составляет 300—400 мм/год. В стенных

районах при дождевании в сумме с атмосферными осадками оно

может превышать 100—150 мм/год при применении широкозахват-

ных дождевальных машин, а при поливе ДДА-ЮОМ достигать

200-250 мм/год и более.

Исходя из этого авторы предлагают следующим образом диф-

ференцировать зоны дренирования (табл. 2).

Естественно интенсивно дренированная — по-

тенциальная величина подземного оттока свыше 500 мм/год, т.е.

больше ирригационного питания

любых климатических условиях

и при любых способах орошения и техники полива.

Дренированная

—

величина оттока 300—500 мм/год, что

примерно соответствует ирригационному питанию грунтовых

вод

пустынных

полупустынных районах

превышает питание

степ-

ных

районах.

При любых способах орошения дренаж

не

требуется.

Слабодренированная — отток 150-300 мм/год, т.е.

меньше ирригационного питания в полупустынных и пустынных

районах. Отток близок к верхней границе питания грунтовых вод в

степных условиях при поверхностном самотечном орошении, при

орошении дождевальными машинами. Необходим дренаж.

Весьма слабодренированная —отток50—150мм/год,

т.е.

значительно меньше питания в пустынных и полупустынных

районах и соответствует нижнему пределу питания грунтовых

вод

степных условиях. Необходим дренаж.

Практически бессточная — отток менее 50 мм/год,

т.е.

значительно меньше ирригационного питания в любых клима-

тических условиях. Необходим дренаж.

В отличие от орошаемых массивов, которые характеризуют-

ся естественной дренированностью, массивы, образованные за-

болоченными почвами, где сельскохозяйственное производство

невозможно без осушения, относятся обычно к зонам низкой дре-

нированности. Важнейшим показателем их степени дренирован-

ности является не только режим грунтовых вод, но и верховод-

ки,

так как в зоне избыточного увлажнения более 50% террито-

рии, подлежащей осушению, приурочено к мощным толщам

слабоводопроницаемых почвообразующих пород с глубоким зале-

ганием грунтовых вод. Поэтому критерии оценки степени дрени-

рованности, рассмотренные в табл. 2, для массивов осушения сле-

дует

использовать весьма осторожно. Они могут оказаться справед-

ливыми только для условий, когда почвы заболочены грунтовыми

водами.

К!

>1Й

&!•&

-г

да

•е

о.

еэ

о о

да

„

°ч

i|l

со

о-

в-

sap

Pll

да

n s

•

со

а,

х «

а.

да

. .-.

р,

(

Н>

"»н

<Н

со

й-

2.5.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР

Анализ биологического фактора при оценке почв как объекта

мелиорации имеет несколько аспектов. Во-первых, естественная

растительность в известной мере формирует почвенный профиль,

определяет особенности генезиса и эволюции почв. Например,

эволюция ряда типов болотных почв в значительной мере связана

со спонтанным развитием естественного растительного покрова.

Наиболее рельефно это проявляется при формировании болотных

почв в условиях зарастания водоемов. Закономерная смена расти-

тельных формаций и обусловленные растениями-торфообразова-

телями накопления мощной толщи органогенных (торфяных) от-

ложений связаны с развитием и эволюцией растительного покрова

в зоне зарастания водоемов. Роль растительности не ограничивает-

ся ее влиянием на морфологию и химические свойства почв.

Во-вторых, растительный покров влияет на физические свой-

ства почв — их сложение, структуру, плотность, водопроницае-

мость и другие особенности, тесно связанные с расчетными пара-

метрами мелиоративных систем.

Рис.

16. Трубчатые биогенные железистые конкреции, резко увеличива-

ющие

вертикальную фильтрацию в тяжелоглинистых глеевых поч-

вах Южного Сахалина (долина р. Сусунай). Возникают в зоне

распространения крупных корней болотных растений с развитой аэрен-

химной тканью. Глинистая масса почвы, трубчатые железистые конкре-

ции, крупный корень

Влияние флоры и фауны на физические и иные свойства почв

в естественном состоянии оказывается весьма значительным. Хо-

рошо известна активная роль зообиоты в формировании высокой

порозности сероземов, роль огромных масс свежего перегноя кор-

невых остатков в формировании водопрочной, агрономически

ценной структуры черноземов. Велика роль корневых систем рас-

тений с развитой аэренхимой в формировании вторичных мощных

трубчатых конкреций (рис. 16). Последние в определенных услови-

ях способны резко увеличивать вертикальную фильтрацию глеевых

плотных почв. Обильные заросли хвоща, поселения червей, мура-

вьев и термитов также уменьшают плотность почв, увеличивают их

порозность и водопроницаемость. Древесная и травянистая расти-

тельность оказывают определенное влияние на водный режим

почв,

миграцию солей. Например, в степной и сухостепной зо-

нах естественная растительность с мощной корневой системой на

значительной глубине перехватывает влагу, мигрирующую по ка-

пиллярам от зеркала грунтовых вод к поверхностным слоям про-

филя. Ликвидация естественной растительности в этих условиях и

использование территории в качестве пахотных угодий, как пока-

зали А.А. Роде и В.В. Егоров, приводят к усилению угрозы вторич-

ного засоления таких территорий. Поэтому, приступая к мелиора-

ции и освоению почв, необходимо достаточно полно представить,

какую роль в новых условиях будет играть биогенный фактор поч-

вообразования, связанный с активной жизнедеятельностью раз-

личных компонентов почвенной биоты.

В-третьих, следует подчеркнуть исключительную роль естест-

венной (и сорной) растительности в индикации почвенного покро-

ва при проведении изысканий местности для обоснования проек-

тов мелиорации.

2.6. ВОЗРАСТ И ЭВОЛЮЦИЯ

МЕЛИОРИРОВАННЫХ ПОЧВ

Влияние возраста на изменения почв следует прежде всего рас-

сматривать как эволюционную проблему. Под влиянием мелиора-

ции возникают новые условия. Задача заключается в том, чтобы

правильно понять основные направления вторичного почвообра-

зования, закономерные изменения свойств и режимов почв под

влиянием мелиоративных мероприятий. Действие мелиоративных

систем на вторичное почвообразование проявляется весьма неод-

нозначно.

В гумидной зоне введение в действие дренажных осушитель-

ных систем предопределяет в одних случаях возникновение усло-

вий для интенсификации естественного почвообразовательного

процесса, а в других

—

проявление тенденций, диаметрально про-

тивоположных естественному зональному почвообразованию. На-

пример, дренаж почв болотно-подзолистого типа после осушения

обусловливает резкое усиление процесса оподзоливания. Усилива-

ются темпы выноса железа, кальция, магния, калия, азота, а так-

же наиболее плодородных структурообразующих тонких фракций

мелкозема.

то же время осушение болотных почв полностью пре-

кращает естественный процесс торфообразования: накопление ор-

ганического вещества после мелиорации сменяется процессом его

минерализации и гумификации.

В процессе застойно-промывного режима орошения на фоне

дренажа происходит усиление признаков почвенного пиромор-

физма, накопление органического вещества, в каштановых почвах

и сероземах наблюдается вынос легкорастворимых солей и т.д.

Вместе с тем под влиянием мелиорации возможны и нежелатель-

ные изменения почв и окружающей среды (например, подъем

уровней фунтовых вод при недостаточной дренированное™ тер-

ритории, вторичное засоление орошаемых почв, распыление их

структуры). При кратковременном и тем более при длительном из-

быточном увлажнении черноземов слабощелочными водами про-

исходят потеря органического вещества, слитизация почв, их осо-

лонцевание, причем постепенно эти изменения усиливаются и мо-

гут стать необратимыми. Влияние мелиорации на окружающую

среду, очевидно, не ограничивается изменением почв конкретного

мелиорируемого участка, а распространяется на значительную тер-

риторию и в той или иной мере оказывает влияние на все элементы

ландшафта. Например, эффективное орошение локального участка

на фоне его систематической промывки и дренирования создает

безусловно благоприятные условия для ведения сельскохозяйст-

венного производства на данной территории. Однако одновремен-

но значительные массы солей, поступающие со множества таких

участков в реки-водоприемники, могут вызвать резкое увеличение

их минерализации, повышение солености внутренних водоемов.

Часто возникают значительные трудности, связанные с необходи-

мостью утилизации огромных масс водорастворимых солей. Поэ-

тому прогноз изменения свойств почв под влиянием мелиорации

должен быть всесторонним, распространяться на всю территорию

ландшафта или на весь бассейн реки.

Таким образом, пять факторов почвообразования, установлен-

ные В.В. Докучаевым, в значительной мере определяют свойства

почв как объекта мелиорации, их эволюцию под влиянием гидро-

технических и иных антропогенных воздействий, теорию и практи-

ку мелиорации и использования земель.

Основные мелиоративные мероприятия

—

фито- и агромелио-

ративные, гидротехнические, тепловые и некоторые другие

—

ока-

зывают глубокое влияние прежде всего на водный режим почв. Из-

менение водного режима почв происходит при их орошении, осу-

шении, двустороннем регулировании режима, при реализации об-

ширного агромелиоративного комплекса мероприятий по органи-

зации и ускорению поверхностного и внутриночвенного стока и т.д.

Водный режим почв, таким образом, в естественном и вторич-

ном, измененном мелиорацией состояниях, в значительной мере

определяет направленность и эффективность комплекса инженер-

ных мероприятий. Поэтому ниже рассмотрены сведения о водном

балансе почв, типах их водного режима, а также о некоторых поч-

венно-гидрологических «константах», играющих важную роль при

выполнении расчетов основных параметров мелиоративных систем.

2.7. ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ

2.7.1.

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Атмосферные осадки, выпадая на поверхность почвы, подвер-

гаются различным преобразованиям. Этот процесс А.А. Роде (1963)

иллюстрирует следующей схемой (рис. 17). Часть осадков

(Г)

задер-

живается растительным пологом и с его поверхности испаряется

вновь в атмосферу (2). Часть влаги (3), достигнув поверхности поч-

вы,

стекает по ее уклону. Некоторое количество влаги (4) вновь ис-

паряется с поверхности почвы в атмосферу. Остальная влага проса-

чивается в почву (5), превращаясь в почвенную влагу. Значитель-

ная часть почвенной влаги отсасывается (десугируется) из почвы

корнями растений (6) и затем, пройдя через их тела, испаряется на-

Рис.

17. Круговорот влаги в природе (А.А. Роде, 1967).

Условные обозначения см. в тексте