Воспроизводство плодородия почв



страница1/4
Дата23.04.2016
Размер0.72 Mb.
ТипУчебно-методическое пособие
  1   2   3   4
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ставропольский государственный аграрный университет»


Воспроизводство плодородия почв
Учебно-методическое пособие

Ставрополь – 2011
УДК 631.417.2:631.47

ББК 40.64(235.45)

И 201
Рецензенты:

ISBN 5-7267-0324-3


Приведена краткая история развития мелиорации в России. Дана мелиоративная характеристика основных факторов почвообразования. Изложены специфика и особенности выполнения полевых почвенно-мелиоративных изысканий на мелиорируемых объектах, методы полевых и лабораторных исследований. Дан сравнительный анализ современных методов комплексной мелиоративной оценки почв.

Обоснована целесообразность мелиорации почв как средства производства, главным образом, растениеводческой продукции. Предлагается принципиально новая методика мелиоративной оценки почв как естественноисторического тела природы и объекта мелиорации. Определены основные мелиоративные показатели для составления мелиоративных карт и соответствующих картограмм. Рассмотрены различные варианты мелиоративной оценки почв для практических целей. Приведены конкретные примеры мелиорации почв для различных целей и составления картограмм в целях разработки приемов их рационального использования.


Табл. 47. Рис. 17. Библиогр.: 394 назв.

Под редакцией профессора В.Д. Иванова.


ISBN 5-7267-0324-3

© Иванов В.Д., Кузнецова Е.В., 2006.

© Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки», 2006.



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ


  1. Краткая история

  2. Почвенно-мелиоративные исследования
  3. Химическая мелиорация почв


3.1 гипсование,

3.2 известкование

4. Агролесомелиорация

5. Рекультивация нарушенных земель

Список литературы литература

ВВЕДЕНИЕ

Общая площадь возделанных земель на земном шаре превышает 1200 млн. га, из них около 45% приходится на умеренный пояс, приблизительно 23% возделанных земель сосредоточено в тропиках, 17% - в субтропиках и только около 15% падает на умеренно холодный (бореальный) пояс.

Дальнейшее расширение земледелия здесь возможно только при дорогостоящей мелиорации и развитии орошения, которое даст лишь небольшое увеличение земледельческой площади, так как водные ресурсы ограниченны. Поэтому главное внимание во всех странах направлено на повышение плодородия почв путем применения удобрений, накопления и сбережения атмосферных осадков в почве и искусственного орошения. Это позволяет повысить урожаи в 2-3 раза при высокой механизации сельскохозяйственных работ.

Последнее место в производстве сельскохозяйственной продукции занимает умеренно холодный (бореальный) пояс, где составляют 150 млн га пахотные земли. Набор культур ограничен из-за недостатка тепла, но здесь много влаги и очень эффективно применение удобрений. Кроме того, земли этого пояса близко расположены к современным жизненным центрам. Расширение земледельческих площадей ограничивают интересы лесного хозяйства, которое имеет также большое значение для жизни человечества. Поэтому главное внимание в этом поясе должно быть обращено на осушение заболоченных и болотных почв и на поднятие урожайности культур с помощью органических и минеральных удобрений. Оценивая возможности развития и расширения земледелия в будущем, можно сделать следующие выводы:

1. Общая площадь земледелия в мире в целом может быть увеличена в 2 раза, без большого сокращения лесов и пастбищ, главным образом за счет земельных резервов тропиков и частично за счет субтропиков и бореального пояса.

2. Средняя мировая урожайность многих сельскохозяйственных культур может быть увеличена в 2-3 раза за счет улучшения агротехники, мелиорации, широкого применения удобрений и использования новых, более урожайных сортов.

Таким образом, мировое производство сельскохозяйственных продуктов может увеличиться в 4-5 раз, но только при правильной организации и высокой механизации сельскохозяйственного производства. Это реальная перспектива, которая может быть осуществлена, если будут проведены необходимые экономические и социальные преобразования и устранены те препятствия, которые тормозят развитие сельского хозяйства в условиях капитализма.

Россия относится к числу стран, наиболее обеспеченных земельными ресурсами, но при этом она имеет небольшое количество земли, благоприятной для жизни и хозяйственной деятельности человека. Большие площади России заняты тундрой, тайгой, горными массивами, болотами и заболоченными участками. Только 13% земельных площадей страны используется в сельском хозяйстве (пашни, сады, сенокосы, пастбища), причем доля самых ценных земель (пашни) составляет всего 8%.

Большая часть сельскохозяйственных земель расположена на юге страны. Под пашню используются наиболее плодородные почвы - черноземы, серые лесные и темно-каштановые.

Основная земледельческая зона страны состредоточена в зоне смешанных лесов, лесостепей, степей. Подзолистые и каштановые почвы используются под пастбища и сенокосы.

Происходит постоянное уменьшение пахотных угодий за счет использования сельскохозяйственных земель под строительство водохранилищ, промышленных предприятий, дорог и т.п. Поэтому необходимо рационально использовать пахотные угодья и повышать их производительность.

Работы по улучшению почв с целью повышения их плодородия называются мелиорацией. Почва подвержена эрозии под действием дождевых и талых вод, ветра. Неправильная распашка земли и неумеренный выпас скота также способствуют развитию эрозии почв. Для борьбы с водной эрозией используют пахоту и посев поперек склона, глубокую вспашку для увеличения водопоглощения, лесозащитные полосы, посадку лесов по склонам балок и оврагов, против ветровой эрозии - безотвальную обработку почвы. Также применяются осушение заболоченных и орошение засушливых земель, борьба с засолением почвы, внесение удобрений, научно обоснованный севооборот.


Дисциплина включает

1. Углубленное изучение особенностей в проведении полевых почвенно-мели-оративных изысканий, детальное исследование гидрогеологических, геоморфологических и почвенно-мелиоративных условий объекта мелиорации.

2. Полевое и лабораторное изучение водно-физических, физических и химических свойств почвогрунтов, составление детальной почвенно-мелиоративной карты (как правило, в масштабах 1:2000-1:5000) с соответствующими картограммами.

3. Составление подробной пояснительной записки по мелиорируемому объекту с выводами и предложениями о целесообразности мелиорации и анализом возможных отрицательных последствий. Материалы почвенных и мелиоративных изысканий должны раскрывать причины низкого плодородия почв и намечать систему мероприятий, направленных на повышение их плодородия, прогнозируемую урожайность.



Цель изучения дисциплины

  • расширение и углубление знаний о почвах, нуждающихся в различных видах мелиораций;

  • обоснование целесобразности в проведении соответствующих мелиоративных и культуртехнических работ, приемов и способов поверхностного и коренного улучшения почв агромелиоративными средствами;

  • определение характера и направленности процессов, происходящих в почвах до мелиорации и под влиянием (воздействием) оросительных, осушительных, противоэрозионных, фитомелиоративных, химических и других мелиораций;

  • прогнозирование интенсивности и характера изменений в почвах, правильного выбора объекта мелиорации и рекомендаций по наиболее эффективному использованию мелиорируемого почвенного покрова;

  • предотвращение отрицательных экологических и экономических последствий в использовании почв на основе материалов детальных почвенно-мелиоративных изысканий;

  • выявление в конкретной природной обстановке истинных причин низкого плодородия почв;

  • определение оптимальных и эффективных приемов и способов мелиорации почв;

  • определение основы рационального использования мелиорированных почв и существенного повышения их потенциального и реального плодородия.

Основные задачи изучения дисциплины

- ознакомление студентов с различными видами мелиораций, эффективностью и масштабами их проведения в России по регионам и в пределах ЦЧР;

- раскрытие особенностей геоморфологических, гидрогеологических, геоботанических, почвенных и эрозионных изысканий на мелиорируемом объекте;

- определение характера и направленности процессов почвообразования на объектах, подлежащих орошению, осушению, противоэрозионной и химической мелиорации, коренному и поверхностному улучшению при выполнении почвенно-мелиоративной съемки;

- обобщение и отражение материалов полевых и камеральных исследований в пояснительной записке к почвенно-мелиоративной карте и картограммам;

- подготовка конкретных рекомендаций, предложений и нормативных рекомендаций для данного объекта, показателей, которые могут быть использованы в техническом задании и проектировании.

Знания по мелиоративному почвоведению будут использованы специалистами в практической работе проектных и научно-исследовательских учреждений системы «гипрозем» и «гипроводхоз», проектно-изыскательских станций (центров) химизации, машинно-мелиоративных станций. Они необходимы в практической работе землеустроителя, лесо- и лугомелиоратора, почвоведа, эколога, агронома, агрохимика, для проведения комплексного агрохимического окультуривания кислых, солонцовых и деградированных почв, а также для рационального использования мелиорированных почв.

1. Краткая история

В 1894 году при Министерстве земледелия и государственных имуществ России был создан Отдел земельных улучшений (ОЗУ). Отдел занимался орошением и обводнением земель, осушением болот и добычей торфа, гидротехническими и противоэрозионными работами, регулированием рек, строительством водозаборных скважин и другими видами мелиораций, выполнявшихся за счет государственных средств, управлением водохозяйственными организациями на местах. Отдел земельных улучшений также разрабатывал законодательную основу для проведения земельных улучшений (мелиорации). В 1902 г. был принят первый в России мелиоративный закон «Правило об устройстве канав и других водопроводных сооружений на чужих землях для осушительных, оросительных и обводнительных целей», а в 1913 г. были подготовлены и приняты Государственной Думой постановление о включении мелиорации в число важнейших направлений деятельности государства, проекты законов о мелиоративных товариществах (кооперативах крестьян для совместного проведения мелиоративных работ) и об утверждении уездных организаций ОЗУ.

К 1913 г. в России орошалось около 4 млн га земель, а площадь осушаемых земель составляла 2,8 млн га. До Октябрьской революции 1917 г. в России площади орошаемых земель составляли 3,8 млн га, осушенных - 3,2 млн га. В 1917-1918 гг. образовались первые мелиоративные товарищества - кооперативы крестьян для совместной мелиорации земель.

Отдел земельных улучшений, просуществовавший до 1918 г., проводил мелиоративные изыскания и разработки проектов, многие из которых были осуществлены уже при Советской власти.

Дальнейшие перспективы развития мелиоративного строительства открылись после Октябрьской революции 1917 г. В мае 1918 г. В.И.Ленин подписал декрет об ассигновании 50 млн руб. на оросительные работы в Туркестане. Большое значение мелиорации крестьянских земель отмечено в резолюции 8-го съезда партии (1919 г.) по отчетному докладу В.И.Ленина и в плане ГОЭЛРО (1920 г.). В плане электрификации России - ГОЭЛРО имелся специальный раздел «Мелиорация и электрификация», подготовленный профессорами А.М.Дмитриевым и А.Н.Костяковым. Важное значение для мелиорации земель имело постановление Совета Труда и Обороны «О борьбе с засухой» (апрель 1924 г.).

В СССР развитие мелиорации началось в первую пятилетку (1929-1932 гг.). К 1941г. площадь мелиорируемых земель составила свыше 11,8 млн. га. В 1945-1965 гг. были восстановлены и частично реконструированы мелиоративные системы, построены новые: в зоне Волго-Донского, Кубань-Егорлыкского, Терско-Кумского каналов, Барабинской степи (Западная Сибирь) и др.

Стремительными темпами мелиорация развивалась после майского (1966 г.) и особенно ноябрьского (1984 г.) Пленумов ЦК КПСС. На мелиорацию были выделены крупные государственные средства, которые в 1966 году составили 1,7 млрд руб., в 1985 году - 8,3 млрд руб., и материально-технические ресурсы. За 1967-1985 гг. существенно возросли площади орошаемых (с 9,8 до 19,7 млн га) и осушенных (с 7,5 до 14,6 млн га) земель, из 48,7 тыс. колхозов и совхозов мелиорированные земли имели около 39 тыс. хозяйств.

К 1990 г. в стране было 6,1 млн. га орошаемых и 5,1 млн. га осушенных земель. Мелиорируемые земли, занимая 5% земельных угодий, давали до 15% валового производства продукции растениеводства. В последние годы из-за сокращения объемов работ по реконструкции и ремонту мелиоративных систем ввиду снижения финансирования мелиоративное состояние орошаемых и осушенных земель ухудшается, и их переводят в разряд немелиорируемых. а мелиоративные системы списываются.



Мелиорация земель на Дальнем Востоке. До конца пятидесятых годов ХХ столетия осушение земель Дальнего Востока велось в незначительных размерах и с использованием малосовершенной техники. Осушение земель проводили с помощью сети нагорных каналов через 300-400 м. Осушающее действие таких систем было очень низким. Под пашню с большими трудностями удавалось использовать только буро-подзолистые и частично лугово-бурые почвы, расположенные на увалах с выраженными уклонами земли.

В начале шестидесятых годов в практике проектирования осушительных систем стали применять схему осушения СевНИИГиМа, разработанную для северо-западной зоны страны, которая не учитывала особенностей природно-климатических условий и сельскохозяйственного производства Дальнего Востока. Основными осушающими элементами мелиоративной системы СевНИИГиМ были узкозагонная вспашка (регулирующий элемент) и выводные борозды (регулирующий и первичный проводящий элемент), которые противоречили принятой на Дальнем Востоке агротехнике возделывания пропашных культур (выращивание на грядах и гребнях).

В 1962–1964 гг. в проектах осушения тяжелых почв Приморья и Приамурья стали применять систематические и выборные ложбины для обеспечения более полного сброса застойных поверхностных вод. Однако, как показала практика использования осушенных земель таким способом, ложбины протяженностью 100-200 м практически труднопроходимы для сельскохозяйственных машин при переувлажнении почвы. Уже через два года на большинстве систем ложбины были заменены на обычные каналы. Замена ложбин на открытую регулирующую сеть через 100-200 м также не обеспечивала создания нормального водного режима почв для большинства сельскохозяйственных культур.

В последующие годы (1965-1970) в проектах мелиоративных систем, в дополнение к сети открытых каналов, стали предусматриваться агромелиоративные мероприятия – узкозагонная вспашка, профилирование, кротование, кротовый дренаж, гребни, гряды. Способы воздействия их на водный режим различны. Одни ускоряют сток по поверхности почвы и пахотному слою (узкозагонная вспашка, гряды, гребни); другие уменьшают увлажненность пахотного слоя, увеличивая влагоемкость подпахотных горизонтов и размещая частично в них избыточные воды пахотного слоя (кротование); третьи сбрасывают избыточные воды внутренним стоком по подпахотным горизонтам (кротовый дренаж).

При правильном применении агромелиоративные мероприятия на мелиоративных системах с сетью открытых каналов являются эффективным средством в борьбе с переувлажнением почвы во время муссонных дождей.

Одновременно со строительством мелиоративных систем с открытой регулирующей сетью велись исследования по изучению работы закрытого дренажа в почвенно-климатических условиях Дальнего Востока. Исследовательская работа под методическим руководством ВНИИГиМ проводилась в 1960-1962 гг. на опытном участке совхоза «Унгунский» Еврейской автономной области, в 1963-1964 гг. - на Дальневосточной опытно-мелиоративной станции СевНИИГиМа и в 1963-1970 гг. - в производственных условиях в совхозе им. Ленина Хабаровского края. Материалы исследований свидетельствуют, что на большей части тяжелых почв Приморья и Приамурья закрытые осушительные системы работают как классический дренаж, отводя преимущественно гравитационную подпертую воду и воду из гумусового горизонта через засыпку траншей дрен. Поэтому тяжелый механический состав не препятствует применению закрытых осушительных систем на минеральных почвах Приморья и Приамурья.

В настоящее время в Дальневосточном регионе построены и используются в сельскохозяйственном производстве следующие типы мелиоративных систем:

1) осушительные системы с открытой регулирующей сетью;

2) осушительные системы с закрытой регулирующей сетью;

3) осушительно-увлажнительные системы с открытой регулирующей сетью;

4) осушительно-увлажнительные системы с закрытой регулирующей сетью;

5) осушительно-увлажнительные системы с открытой и закрытой регулирующей сетью;

6) осушительно-увлажнительные автоматизированные системы с закрытой регулирующей сетью для полива малыми поливными нормами;

7) осушительно-увлажнительные системы с закрытой регулирующей сетью для утилизации сточных вод.

За 30-летний период (1965-1995 гг.) площадь мелиоративных сельхозугодий по Дальнему Востоку увеличилась в 4 раза, особенно высокие темпы мелиорации земель отмечались в период с 1970 по 1980 г. За этот период площадь мелиорированных земель значительно возросла.

Строительство мелиоративных систем на Дальнем Востоке осуществлялось Главным управлением по мелиорации земель и строительству совхозов (Главдальводстрой). Техническое обслуживание, капитальный и текущие ремонты мелиоративных систем выполнялись краевыми (областными) производственными управлениями водного хозяйства.

Научное обеспечение технических средств, технологических процессов, конструкций, способов и приемов освоения и использования мелиорированных земель выполнялось Дальневосточным научно-исследовательским институтом гидротехники и мелиорации, его Хабаровским филиалом и комплексными отделами в областях. В системе строительных, проектных и научных организаций только Минводхоза на Дальнем Востоке было занято почти 40 тыс. человек.

Научно-исследовательские работы ДальНИИГиМа, а также передовой производственный опыт эксплуатации и сельскохозяйственного использования мелиорированных земель позволили в последующие годы (1975-1980) запроектировать и построить наиболее совершенные в научно-техническом отношении мелиоративные системы, отвечающие всем экологическим и производственным требованиям. К таким мелиоративным системам относятся: модульная автоматизированная осушительно-увлаж-нительная система для полива малыми поливными нормами, осушительно-увлаж-нительная система для утилизации навозных стоков, осушительные системы с закрытой регулирующей сетью с применением бестраншейного способа укладки полиэтиленовых гофрированных труб.

В Дальневосточном регионе насчитывается более двухсот осушительно-увлаж-нительных (кроме рисовых) систем. Наибольший удельный вес орошаемых площадей приходится на Приморский край. Практически все овощные культуры размещаются на орошаемых землях.

Как показала практика сельскохозяйственного использования орошаемых земель, продуктивность их остается недостаточной и в целом не превышает продуктивности земель с осушительной сетью. Основнми причинами неудовлетворительного использования этих земель являются низкий технический уровень оросительных систем, отсутствие научно обоснованного режима орошения.

Повышенная трудоемкость при эксплуатации систем с переносными напорными трубопроводами, сложность использования широкозахватной техники в условиях муссонного климата при возделывании овощных культур на грядах и гребнях - все это, в конечном итоге, привело к тому, что систематически орошалась лишь незначительная часть земель с осушительно-увлажнительной сетью. Кроме того, систематическое орошение овощных культур в отдельные годы нужного эффекта не дало. Причина этого явления - несоответствие принятого традиционного прерывистого орошения особенностям выпадения атмосферных осадков в условиях муссонного климата.

В условиях муссонного климата часто случается так, что после традиционного прерывистого орошения нормой 250-300 м3/га наступает дождливая погода, приводящая к сильному переувлажнению почвы, которое препятствует своевременному проведению механизированного ухода за посевами.

Этих недостатков лишено орошение малыми поливными нормами (3-5 мм) с поддержанием влагозапасов в почве на нижнем пределе оптимального увлажнения и обеспечения максимально возможной аккумулирующей емкости на случай непредсказуемого выпадения обильных дождей. Стандартный модульный участок разработан из условий поочередной работы одновременно двух из 40 дождевальных аппаратов, которые обеспечивают минимальную норму полива, принятую равной 40 м3/га.

Осушительные системы с открытой регулирующей сетью. В Дальневосточном регионе построенные мелиоративные системы с открытой регулирующей сетью составляют 79% от общей мелиорируемой площади. Открытыми каналами осушено: пашни 82,7%, сенокосов - 100% и пастбищ – 100%. В основных земледельческих районах Дальнего Востока (Приморский и Хабаровский края, Амурская и Еврейская автономная область) мелиоративные системы с открытой регулирующей сетью расположены в пределах низкоравнинных, равнинных и склоновых участков 1 и 2-й террас.

При назначении расстояний между открытыми каналами в качестве основных требований должны учитываться: уклон местности, мелиоративные группы почв по агроклиматическим зонам и сельскохозяйственное использование мелиорируемых земель. На мелиоративных системах с открытой регулирующей сетью основными требованиями проведения полевых работ в установленные агротехнические сроки и создания благоприятного водно-воздушного режима почв для произрастания сельскохозяйственных культур являются сброс поверхностного стока, понижение уровня грунтовых вод от 0,3 до 0,8 м и отвода гравитационной воды из корнеобитаемого слоя. Понижение уровня грунтовых вод весной в большей степени требуется для выполнения механизированных полевых работ (вспашка, предпосевная культивация, посев).

Почвенный покров рассматриваемой территории весьма разнообразен и предстален следующими типами почв: торфяники, торфянисто-глеевые, лугово-глеевые, лугово-болотные, лугово-бурые, пойменные и другие. Эти типы почв более чем на 80% характеризуются высокой водопоглотительной способностью (водовместимостью) и довольно низкой водоотдачей, то есть труднорегулируемым водным режимом.

Высокое предзимнее влагосодержание почвообразующих пород (грунтов) и глубокое промерзание зимой предопределяют их интенсивное морозное пучение и, как следствие, значительные деформации (вплоть до полного разрушения) сетевых гидросооружений (особенно трубчатых быстротоков и перепадов), уменьшая в 2-3 раза срок их службы.

На мелиорированных землях открытой сетью каналов регулирование водного режима тяжелых по механическому составу почв достигается в основном за счет поверхностного стока воды в период муссонных дождей. Хороший результат может быть достигнут только тогда, когда поверхность поля хорошо выровнена и большинство сельскохозяйственных культур выращиваются на грядах и гребнях.

Кроме организации поверхностного стока на мелиоративных системах с открытой регулирующей сетью дополнительно должны применяться агромелиоративные мероприятия по организации внутрипочвенного стока влаги. Это достигается за счет строительства кротового дренажа, который закладывается на глубину 0,8-0,9 м с расстояниями между кротовинами 4-5 м.



Гряды и гребни ускоряют сток по поверхности почвы и пахотному слою. Их мелиоративное воздействие определяется двумя факторами: увеличением высоты поверхности почвы над уровнем почвенных вод и частичным дренированием пахотного слоя бороздами. Непременным условием высокой эффективности гряд и гребней в борьбе с переувлажнением почвы является слабая водопроницаемость подгумусового горизонта. Гряды и гребни, борозды которых врезаны в водоупорные грунты, начинают сбрасывать воду сразу же после начала интенсивного дождя. Гряды и гребни можно считать наиболее приемлемыми агромелиоративными приемами в условиях выпадения высокоинтенсивных дождей, обеспечивающими быстрый сброс вод по поверхности почвы и дренирование значительной части пахотного слоя.

Основная и предпосевная обработка почвы имеет значение на мелиоративных землях с открытой сетью каналов. Регулирование водного режима тяжелых почв достигается в основном за счет поверхностного стока воды. Хороший результат может быть получен только тогда, когда поверхность поля будет хорошо выровнена. Это достигается (кроме планировки поля) за счет правильной основной и предпосевной обработки почвы.

Кротовый дренаж в условиях Дальнего Востока применяется на мелиоративных системах с открытой регулирующей сетью для организации внутреннего стока воды во время выпадения обильных дождей. С учетом характеристики агрофизических свойств почв в Приморье и Приамурье (Хабаровский край, Амурская область) кротовый дренаж дает положительный эффект на лугово-глеевых оструктуренных и бесструктурных почвах.

Кротовый дренаж на осушенных землях открытой сетью каналов применяется при возделывании сельскохозяйственных культур на ровной поверхности – зерновые культуры, однолетние и многолетние травы, и при создании сенокосов и пастбищ.



Осушительные системы с закрытой регулирующей сетью. В Дальневосточном регионе построено мелиоративных систем, осушенных дренажем, около 60 тыс. га. В последние годы строительство таких систем осуществлялось бестраншейным способом с применением гофрированных пластмассовых трубок диаметром 50 мм. При таком способе строительства не происходит нарушение и смешивание гумусового горизонта с подпахотными слоями почвы, что позволяет сохранить естественное плодородие мелиоративных систем.

Основными конструктивными элементами таких систем являются: закрытая осушительная сеть в виде закрытых собирателей, трубчатого дренажа; оградительная сеть в виде каналов или дрен; дамбы обвалования, проводящая сеть открытого (в виде каналов) или закрытого (в виде коллекторов) типа; гидротехнические сооружения и дороги.

Конструктивные особенности системы определяются конкретными условиями осушаемой территории. Они зависят от типа водного питания, интенсивности переувлажнения, почвенных особенностей, климата, рельефа и назначения севооборота и должны обеспечивать надежное осушение в соответствии с требованиями сельскохозяйственных культур и сельскохозяйственного производства при условии максимального сохранения плодородия и минимального ущерба окружающей среде.

В условиях Дальнего Востока наибольшее переувлажнение почв наблюдается во второй половине лета и начале осени в результате выпадения интенсивных ливневых осадков, вызывающих быстрое насыщение почвенного профиля водой вплоть до смывания почвенных слоев поверхностными водами. В условиях затрудненного естественного водоотвода из почвенного профиля это вызывает продолжительное переувлажнение почв со значительной или полной потерей урожая. Ситуация существенно ухудшается в случае поступления поверхностных или грунтовых вод со смежной территории. В связи с этим территория мелиоративной системы должна быть ограждена от поступления склоновых и грунтовых вод системой ловчих и нагорных каналов, а при необходимости оснащена дамбами. Основным расчетным условием работы осушительной сети при этом является своевременный сброс гравитационных вод из корнеобитаемого слоя и понижение уровня почвенных вод до необходимой глубины (нормы осушения) за требуемое время.

Максимально допустимые сроки отвода гравитационной воды из корнеобитаемого слоя определяются физиологическими особенностями растений для основных культур. Необходимая норма осушения определяется возможностью проведения сельскохозяйственных работ, зависит от типа почв и составляет: для тяжелых оструктуренных почв - 65-75 см, торфяных - 80-90 см, легких минеральных почв - 50-60 см. В целях своевременного проведения этих работ указанная норма осушения должна достигаться: в период вегетации сельскохозяйственных культур в течение 5-6 суток; уборки урожая – 4-5 дней, зяблевой вспашки – 4-6 дней.

В качестве регулирующей сети рекомендуется применение горизонтального дренажа из гофрированных пластмассовых труб, как наиболее надежных и позволяющих лучше сохранять плодородие почв в период строительства, так как данный тип дренажа позволяет вести строительство с привлечением узкотраншейной, а в ряде случаев и бестраншейной технологии укладки. Особенности применения закрытого дренажа определяются свойствами почв основных мелиоративных групп и рельефа территории. Глубина заложения дрен определяется строением почвенного профиля основных мелиоративных групп и на почвах тяжелого механического состава (слабопроницаемых и оструктуренных) и располагается на нижней границе, характерноой для данного типа почв, более проницаемой (оструктуренной) части почвенного профиля.

Междренное расстояние определяется исходя из конструктивных особенностей; мелиоративной группой почв и их фильтрационной способностью; фильтрационной нагрузкой на систему и типом севооборота. В случае наличия грунтово-напорного питания расстояние должно быть уменьшено в соответствии с интенсивностью питания. На системах, предназначенных для выращивания полевых культур и пастбища, междренное расстояние может быть увеличено на 20-30%, а на улучшенных сенокосах - на 50% по сравнению с системами картофельного или овощного севооборота.

На тяжелых слабопроницаемых почвах обязательно применение глубокого мелиоративного рыхления, а на тяжелых оструктуренных почвах глубокое мелиоративное рыхление проводится при наличии слабофильтрующих подпахотных горизонтов.

Необходимой частью при строительстве мелиоративных систем с закрытой регулирующей сетью являются мероприятия по ускорению поверхностного стока, для чего производится засыпка локальных понижений и выравнивание территории, а также применение грядо-гребневых технологий выращивания основных сельскохозяйственных культур с расположением гряд и гребней в направлении максимального уклона. Разработано три технологические схемы устройства бестраншейного пластмассового дренажа.

Осушительно-увлажнительные мелиоративные системы. На Дальнем Востоке насчитывается около двухсот осушительно-увлажнительных систем с закрытой и открытой регулирующей сетью (кроме рисовых), что составляет 12% от общей мелиоративной площади.

Повышенная трудоемкость при эксплуатации систем, с переносными напорными трубопроводами, сложность использования широкозахватной техники в условиях муссонного климата и сложного рельефа местности, при возделывании овощных культур и картофеля на грядах и гребнях - все это в конечном итоге привело к тому, что систематически орошалась незначительная часть земель с осушительно-увлажни-тельной сетью. Более того, даже в тех случаях, когда орошение сельскохозяйственных культур было более или менее систематическим, эффекта от орошения в отдельные годы не проявлялось. Причиной этого явилось несоответствие принятого традиционного прерывистого режима орошения особенностям выпадения атмосферных осадков в условиях муссонного климата.



Модульная автоматизированная система для полива малыми поливными нормами, отвечающая почвенно-климатическим и производственным требованиям. Эта осушительно-увлажнительная система позволяет поддерживать оптимальную влажность корнеобитаемого слоя почвы в пределах требований сельскохозяйственных культур по фазам развития растений.

Осушительно-увлажнительная система для почвенно-биологической очистки сточных вод. Она рассчитана на влагозарядковый полив навозными стоками по бороздам, включает в себя следующие сооружения:

Верхний биологический пруд для временного хранения и частичной очистки навозных стоков в зимнее время.

Осушительная система состоит из открытых каналов и густой сети бестраншейных дрен из пластмассовых гофрированных дренажных труб, которые выведены в открытые каналы.

Оросительная система состоит из сети закрытых напорных трубопроводов из полиэтиленовых труб тяжелого типа, диаметром 110-160 мм и металлических гидрантов, расположенных на верхних отметках местности.

Нижние пруды-накопители расположены каскадно, предназначены для сбора, хранения и доочистки дренажных вод.

Конструкция мелиоративной системы утилизации навозных стоков является надежной в эксплуатации и отвечает экологическим требованиям.

Применяемая технология позволяет осуществлять полный цикл почвенно-биологической очистки и сельскохозяйственного использования навозных стоков, подобрать сельскохозяйственные культуры и порядок чередования их в севообороте, агротехнику возделывания с учетом санитарных и экологических требований, влияние различных норм орошения на урожайность сельскохозяйственных культур, плодородие почвы и качество выращенной продукции.

2. ПОЧВЕННО-МЕЛИОРАТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Организация и планирование почвенно-мелиоративных исследований на объектах строительства начинаются с разработки программы и сметной документации. В программе почвенно-мелиоративных изысканий кратко описывают местоположение и природные особенности объекта, излагаются цели и задачи исследований, дается характеристика имеющегося материала и его качественная оценка. По результатам общей рекогносцировки обосновывают масштаб и площадь съемки, объемы намечаемых работ, методику исследований и сроки выполнения работ. К программе прилагают обзорную карту района и картограммы изученности. На основе программы составляют графики выполнения отдельных видов работ, заявки на кадры ИТР, материалы, оборудование, снаряжение и транспортные средства.

Состав и объем почвенно-мелиоративных изысканий зависит от стадии проектирования, сложности природных условий объекта, степени его изученности и конкретных задач проектирования. Изыскательские работы принято проводить в две стадии – стадия технического проекта и составления рабочих чертежей. Для мелких участков площадью до 10-15 км2 ведется одностадийное проектирование.

На стадии технического проектирования выполняются: рекогносцировка, почвенная съемка, изучение водно-физических свойств, агропроизводственная характеристика и почвенно-мелиоративное районирование. Здесь должны быть освещены все главные вопросы мелиоративной характеристики почв и грунтов, необходимые для проектирования. На стадии рабочих чертежей почвенно-мелиоративные изыскания выполняются для решения конкретных вопросов освоения земель, возникающих в процессе проектирования, утверждения проекта и в период строительства (планировки, промывки, химической мелиорации).

Почвенно-мелиоративные изыскания выполняют на топографической основе с использованием материалов аэрофотосъемки. Масштаб топографической основы должен соответствовать заданному масштабу съемки или быть несколько крупнее. Почвенно-мелиоративная, солевая и ботанико-культуртехническая съемки на ситуационных планах или устаревшей топографической основе для обоснования технического проекта или рабочих чертежей допустимы при условии разбивки на местности поперечников через 100-400 м в зависимости от сложности природных условий и масштаба съемки.

Масштабы съемок определяют в зависимости от стадии проектирования, сложности природных условий, конкретно решаемых задач. Солевую, культуртехническую и геоботаническую съемки выполняют в масштабе почвенной съемки. Допустимо увеличение площади съемки до 10 % от границ проектируемого объекта.

Задачами предварительного почвенно-мелиоративного изучения объекта являются:


  1. Ознакомление с физико-географическими и сельскохозяйственными условиями территории;

  2. Установление типов, подтипов, видов почв и грунтов, их особенностей и закономерностей пространственного распространения;

  3. Разработка рабочей классификации почв, грунтов и грунтовых вод для последующей крупномасштабной почвенной съемки;

  4. Выявление современного благоприятного или неблагоприятного мелиоративного состояния отдельных районов, почв;

  5. Выделение типовых участков для изучения водно-физических свойств.

Предварительное почвенно-мелиоративное изучение производится по методу почвенно-геоморфологических профилей (катен). Эти профили закладывают с таким расчетом, чтобы охарактеризовать все наиболее типичные геоморфологические элементы: водораздельное плато, предгорный шлейф, склоны, речные террасы, долины рек. Количество и характер расположения профилей намечают по материалам изучения топографической основы, прежних данных о почвенном покрове и уточняют их непосредственно на местности.

В результате предварительного почвенно-мелиоративного изучения территории будут получены материалы, необходимые для проведения крупномасштабной почвенной съемки:



  • схема расчленения территории на почвенно-геоморфологические районы (участки);

  • предварительная систематизация материнских пород и распределение их по территории;

  • систематический список почв с характеристикой их в плане намечаемого орошения и мелиорации;

  • схема размещения типовых участков для изучения водно-физических свойств почвогрунтов;

  • дополнительные данные по характеристике основных свойств почв и грунтов.

Проработка этих вопросов облегчает проведение крупномасштабной почвенной съемки и обеспечивает ее научную обоснованность.

Как бы обстоятельно не проводилась предварительное исследование, большинство программных вопросов получают окончательное разрешение при выполнении почвенной съемки, при которой составляется почвенная карта заданного масштаба, устанавливаются закономерности пространственной связи почв, грунтов, грунтовых вод, освещается генезис почв, собираются пробы почвогрунтов и вод для лабораторного анализа.

На практике часто почвенно-мелиративную съемку совмещают с гидрогеологической и топографической. В этом случае осуществляется не только полезный профессиональный обмен информацией между почвоведами, гидрогеологами и топографами, но и осуществляется согласованный отбор проб почвогрунтов, воды и монолитов для дальнейших испытаний; сокращаются расходы и стоимость изыскательских работ.

Почвенно-мелиоративная и солевая съемки сопровождаются заложением и проходкой почвенных выработок и скважин. По назначению и глубине проходки разрезы делят на основные, контрольные и полуямы.

Основные разрезы закладывают на преобладающих элементах рельефа для изучения строения и особенностей почвенного профиля, характера почвообразующих и подстилающих пород, распределения влаги, плотности, скопления солей и обязательно совмещают с геологическими выработками (скважинам, шурфами) и привязывают инструментально. Глубина основных разрезов на объектах орошения не превышает 4-5 м.

Контрольные разрезы глубиной 1,5-2 м закладывают для изучения варьирования признаков почв (мощности горизонтов, глубины оглеения, скопления солей, механического состава, структуры, плотности).

Полуямы до глубины 80 см служат для уточнения границ по признакам в пределах указанной мощности. Основные и контрольные разрезы подробно описывают в специальных почвенных журналах по установленной форме с нанесением мазков каждого генетического горизонта. Пункты заложения разрезов фиксируются на топооснове. Порядковый номер разреза ставится с правой стороны соответствующего знака.

Каждый почвенный контур, кроме повторяющихся мелких размером до 1 см2 на основе, должен быть обоснован основным или контрольным разрезами и полуямами или прикопками. То же относится и к контурам с комплексным почвенным покровом.

При выполнении съемок на ситуационных планах или устаревшей топооснове допускается увеличение количества разрезов на 30-50% против нормы. В зависимости от сложности почвенного покрова на 1 разрез закладывают от 1 до 3 полуям.

Главной целью почвенно-мелиоративных исследований должно быть изучение генезиса почв для решения вопроса пригодности земель под орошение и прогноза возможных при этом изменений. Основным методом полевого изучения почв является метод сравнительного анализа их в различных условиях залегания, развития, культурного состояния. Возможно и стационарное изучение по сезонной динамике водного, солевого, карбонатного и других режимов.

Особенностью полевых исследований является их тесная увязка с геоморфологией, гидрогеологией, материнскими породами в системе «почва – грунты - грунтовые воды». Растительность характеризуется по доминирующим группировкам (эфемерово-полынная, полынно-солянковая, луговая) с указанием наиболее характерных и представительных видов растений.

После описания почвенного профиля главное внимание уделяют правильному определению генетического названия почв в соответствии с принятой рабочей систематикой почв.

В заключении дается мелиоративная оценка почвы в отношении ее пригодности к орошению, т.е. пригодная, условно пригодная с дополнительными мелиорациями и непригодная. Указывается потребность в мелиорациях – рассоление, устранение солонцеватости, предупреждение вторичного засоления.

В результате проведения полевых работ должны быть получены следующие материалы: полевая почвенная карта в заданном масштабе с подробной легендой, с нанесением точек разрезов, буровых скважин, границ гидрогеологических районов с отметками уровня грунтовых вод, список образцов почв с указанием видов и методов их химического и физического анализов, полевые дневники и записи по точкам наблюдений за водно-физическими свойствами почв.



Аналитическая обработка материалов полевых исследований и наблюдений базируется на результатах лабораторных исследований почвогрунтов и служит дополнительной информацией их мелиоративной оценки. Пробы минеральных почв отбираются по генетическим горизонтам и литологическим слоям мощностью не более 10 см. В верхнем пахотном слое – в пределах всего слоя. Вес образца составляет не менее 500 г. Для определения физико-механических и водно-физических свойств отбираются монолиты почвогрунтов с ненарушенным сложением и парафинированием их поверхности на период транспортировки и начала лабораторных исследований.

Обычно анализируется 5-7% общего количества основных и контрольных разрезов. Номера почвенных разрезов, проанализированных на химический и физико-химический состав, отмечаются на почвенной карте соответствующим знаком. Особо важны анализы на засоленность, солонцеватость, содержание гипса и карбонатов, механический состав почв и грунтов.

Для характеристики засоленности легкорастворимыми солями применяются послойные водные вытяжки – полные и сокращенные. В полных водных вытяжках определяют: сухой и прокаленный остаток; щелочность общую и щелочность от нормальных карбонатов и щелочных металлов; содержание Cl-, SO42-, Ca2+, Mg2+, сумму Na++K+. Определения проводят на всю глубину почвенного профиля до грунтовой воды. Для загипсованных горизонтов этих вытяжек определяют сульфаты, растворимые в 0,2 н НСl.

В сокращенных водных вытяжках (массовый анализ) определяют только засоленность. Задача этих анализов - выявление пространственной изменчивости засоления. В них определяются: плотный остаток, щелочность общая и от нормальных карбонатов и анионы Cl- и SO42-.

В монолитах определяют: объемную и удельную массу, порозность, просадочность, сцепление, константы влажности, угол откоса.

По данным анализа водной вытяжки и объемной массы вычисляют запасы как общего количества солей, так и вредных, подлежащих удалению. Запасы вычисляют на толщу в 1 и 2 м.

Взятые образцы грунтовых вод анализируются по типу водных вытяжек.

Орошение создает принципиально новый водный режим почв. Оно меняет направленность почвообразования, эволюцию почв, их свойства и плодородие. Орошение нередко создает новый тип почв, определяет новые свойства почвообразующих пород и грунтовых вод. Так, в орошаемых районах Средней Азии ежегодный слой наилка, привнесенного с орошаемыми водами, составляет от 2 до 10 мм (20-100 м3/га). Эта взвесь, являясь материнской почвообразующей породой, привела к формированию на орошаемых полях совершенно новых – антропогенных почв.

В безгипсовых черноземных и темно-каштановых почвах опасность поступления натрия из растворов в ППК оценивается по соотношению Na++K+/Ca2++Mg2+. Если соотношение >4 – опасность осолонцевания весьма значительная; если 1-4 – невелика и отсутствует при <1.

Если на орошение используют щелочные воды, содержащие бикарбонаты и карбонаты натрия (содержание НСО3- > Ca2++Mg2+ в мг/экв.), то происходит быстрое ощелачивание почвы. Появляется обменный натрий в количестве 15-20 % от емкости обмена, накапливается свободная сода, возрастает щелочность, утрачивается структура, снижается водопроницаемость, усиливается коркообразование.

Материалы почвенно-мелиоративных изысканий должны содержать сведения о высоте капиллярного поднятия влаги в различных почвах. Эта водно-физическая характеристика почвы используется в определении возможности вторичного засоления и нормы осушения. Применительно к почвам различного гранулометрического состава она приведена в таблице:


Почва

Высота активного подъема, м

Полная высота, м

Глина

0,5-0,8

2,0-4,0

Суглинок тяжелый

0,5-0,6

1,5-3,0

Суглинок средний и легкий

0,4-0,6

1,2-2,0

Супесь

0,3-0,5

0,8-1,2

Песок

0,1-0,5

0,2-1,0

Торф низинный

0,3-0,8

0,8-2,5



Контрольные вопросы




  1. Перечислите задачи предварительного почвенно-мелиративного изучения объекта исследования.

  2. Какие материалы необходимы для проведения крупномасштабной почвенной съемки?

  3. Какова методика выполнения почвенно-мелиоративной съемки?

  4. Какие ионы и почему определяют в почвенных вытяжках и грунтовых водах?

  5. Какое значение имеет отношение одновалентных катионов к двухвалентным?




  1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал