ОСУШИТЕЛЬНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

Мелиорация – система научно-обоснованных организационно-хозяйственных, технических, биологических и других мероприятий, направленных на улучшение природных условий используемых территорий. Сельскохозяйственная мелиорация преимущественно ориентирована на улучшение почвенных, гидрологических и климатических условий сельскохозяйственных угодий и включает орошение, обводнение, осушение земель, противоэрозионные мероприятия, рассоление почв и т.д.

В зависимости от характера проведения мелиоративных мероприятий мелиорация земель подразделяется на следующие типы:

- гидротехническая мелиорация (осушение, орошение, двустороннее регулирование водного режима почв);

- агролесомелиорация (совокупность лесохозяйственных мероприятий, направленных на улучшение почвенно-гидрологических и климатических условий местности, делающих её более благоприятной для ведения сельского хозяйства. Основана на создании полезащитных лесных полос, облесении оврагов, крутых склонов и песков.);

- культуртехническая мелиорация (комплекс работ по расчистке земель от древесной и травянистой растительности, кочек, пней, мха, камней и иных предметов, рыхление, пескование, глинование, землевание, плантаж и первичную обработку почвы и иные культуртехнические работы);

- химическая мелиорация (система мер химического воздействия на почву для улучшения её свойств и повышения урожайности сельскохозяйственных культур- известкование, гипсование, кислование почв).

Экологические последствия оросительной мелиорации (орошения). Наиболее эффективным способом использования земельных ресурсов в сельском хозяйстве остается орошаемое земледелие. Орошаемые земли составляют всего 14,3% общей площади пашни планеты, но на них получают более 40% всей сельскохозяйственной продукции. Около 60% всех орошаемых площадей мира приходится на долю четырех стран: Китая-85,2 млн. га (45% обрабатываемой площади), Индии - 36.4 (21%), США-16,5 (9%), бывшего СССР - 16,0 (7% обрабатываемой площади).

Оросительная мелиорация (искусственное увлажнение почвы для повышения ее плодородия) является одним из важнейших направлений интенсификации сельскохозяйственного производства в регионах с недостаточным и неустойчивым естественным увлажнением. Однако при чрезмерном орошении может наблюдаться повышение уровня грунтовых вод, что может привести к заболачиванию, уменьшению количества гумуса, ухудшению водно-физических свойств почвы, ее уплотнению.

Одно из наиболее опасных последствий орошения – засоление земель. Ежегодно из-за засоления на планете выпадает из оборота более 300 тыс. га орошаемых земель, а общая площадь засоленных и ставших бесплодными земель достигает 25 млн га.

К настоящему времени в России в неудовлетворительном состоянии находится 771 тыс. га орошаемых земель, в том числе из-за недопустимой глубины залегания уровня грунтовых вод 325 тыс. га, из-за засоления – 292, из-за одновременного действия обоих предыдущих факторов – 154 тыс.га. Общая площадь учтенных засоленных земель в России составляет 38,4 млн га (19,9% всех сельхозугодий), из которых 34% - пашня и 66% - солонцы. Засоленные почвы преобладают в засушливых регионах. Однако процесс засоления возможен и при высоком увлажнении. При необоснованно увеличенных нормах полива, при потерях оросительной воды из каналов происходят повышение уровня грунтовых вод и подъем растворимых солей по капиллярам почвы.

Засоление почв представляет собой повышение содержания в них легкорастворимых солей (карбоната натрия, хлоридов, сульфатов). Если процесс засоления обусловлен засоленностью почвообразующих пород, привносом солей грунтовыми и поверхностными водами, то засоление называют первичным или остаточным. В природных условиях засоление почв происходит в засушливых районах Поволжья, юга Украины, Южного Казахстана и Средней Азии, обычно в понижениях рельефа (солончаки, некоторые группы солонцов). Характерна изреженная галофитная растительность.

Вторичное засоление почвы возникает главным образом в орошаемых районах в результате избыточных поливов, которые повышают уровень соленых грунтовых вод. При недостаточном дренаже вторичное засоление может привести к катастрофическим последствиям. Как показал многолетний опыт орошения земель Средней Азии, Заволжья и Нижнего Дона, орошаемое земледелие вызывает целый комплекс «болезней» почв: выщелачивание, разрушение структуры, засоление, осолонцевание, заболачивание и в итоге полнейшую деградацию и уничтожение. Из-за большого накопления солей в почвах обширные массивы орошаемых земель становятся непригодными для земледелия и их приходится выводить из сельскохозяйственного использования. Вторичное засоление почв на орошаемых участках часто сопровождается загрязнением почв тяжелыми металлами, пестицидами, нитратами, соединениями бора.

Почвы считают засоленными, если они содержат более 0,10% по массе токсичных для растений солей (хлоридов, сульфатов, карбонатов натрия, кальция и магния) или более 0,25 солей в плотном остатке (для безгипсовых почв).

Один из основных методов оценки процесса засоления – составление солевого баланса для данной почвы или земельного массива. Выделяют 3 типа солевого баланса почв: стабильный (запас солей в почвенной тоще не изменяется); баланс засоления (запас солей в почве возрастает); баланс рассоления (запас солей в почвенной толще уменьшается).

Неблагоприятное влияние засоления почвы на развитие сельскохозяйственных культур связано не только с повышенным осмотическим давлением почвенного раствора, ухудшением водно-физических свойств почв, особенно в провинциях содового засоления, и неблагоприятным солевым составом, но и с повышенной концентрацией соединений бора, которая может достигать токсичного для растений уровня – 0,3-1,0 мг/л.

Присутствие в почвах легкорастворимых солей неблагоприятно влияет на рост и развитие растений, что связано с совокупным действием трех различных факторов: высокое осмотическое давление почвенного раствора, специфическое воздействие (некрозы, угнетение роста и развития растений) Cl^-, SO₄^2-_, HCO₃^-, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, иногда NO₃^- и K⁺ ; резкое ухудшение физических свойств почв в присутствии Na⁺.

Преобладающую роль обычно играет высокое осмотическое давление почвенного раствора, обусловленное возросшим содержанием растворенных солей и приводящее к ухудшению поглощения влаги растениями. Поэтому на засоленных почвах растения часто страдают от засухи даже при высокой влажности почвы.

Установлено, что концентрации 0,10-0,15% являются предельными для очень чувствительных к засолению культур, 0,15- 0,35% - вредны для большей части культур, 0,35-0,7% - пригодны для устойчивых, более 0,7% - для очень устойчивых культур. При содержании обменного натрия 10-15 % от емкости обменных катионов растения плохо развиваются и более 20-35% сильно угнетаются. Урожайность хлопчатника при слабом засолении уменьшается на 20-30%, кукурузы - на 40-50, пшеницы на 50-60%. На среднезасоленных почвах урожайность хлопчатника уменьшается еще в 2 раза, пшеница угнетается и погибает.

Засоление, обусловленное длительным нахождением в корнеобитаемом слое грунтовых вод, часто становится причиной заболеваний подземной части растений, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

В условиях орошаемого земледелия в степной и аридной зонах основной экологической проблемой при освоении засоленных почв является предотвращение вторичного её засоления. Она может решаться различными методами: гидротехническим (строительство глубокого дренажа для понижения уровня грунтовых вод), мелиоративным (нормирование числа, сроков и норм полива; промывка мелиоративных систем), агрономическим (использование растений-улучшителей, глубокое рыхление почвы, поддержание верхнего слоя почвы в рыхлом состоянии, планировка полей). Проблема, тесно связанная с экологической - нормирование качества возвратной (дренажной) воды, сбрасываемой с полей орошения, содержащих включения минеральных удобрений, гербицидов и пестицидов. Она является особенно актуальной для пустынной и полупустынной зон России, где водные ресурсы весьма ограничены и существует опасность их истощения.

Важнейшие профилактические меры предупреждения вторичного засоления - применение дождевальных установок с дозированной подачей воды (в зависимости от вида почв, состояния приземного воздуха, вида культуры и др.), капельного и внутрипочвенного орошения. Хороший эффект дают планировка поверхности, ликвидация оросительных каналов, подача воды по лоткам, строго дозированный расход воды. Если применение дренажных систем необходимо, то целесообразно использовать вертикальный дренаж. К мерам предупреждающего характера относится посадка деревьев вдоль оросительных каналов. Древесные растения расходуют большое количество воды в процессе транспирации, и благодаря этому играют роль биологического дренажа, усваивая фильтрационную воду и понижая уровень грунтовых вод. При этом уменьшается испарение воды с поверхности почвы, и ослабляются процессы засоления.

Основной мелиоративный прием, направленный на повышение продуктивности засоленных почв, - промывки водой, благодаря которым при наличии дренажа из почвенного профиля удаляются легкорастворимые соли, т.е. соли, растворимость которых более 2 г/л. После нее проводят окультуривание почвы путем внесения навоза и других местных удобрений, минеральных удобрений. В первый период освоения на мелиорируемых участках вводятся специальные переходные севообороты, в которых используют относительно солеустойчивые виды растений, такие как люцерна, джугара, ячмень, просо, сорго, суданская трава, чумиза, подсолнечник, свекла, пшеница и некоторые другие культуры-освоители. Промывку сильно засоленных почв нередко сочетают с выращиванием риса на мелиорируемой площади для снижения капитальных затрат на освоение этих территорий.

Экономия воды в орошаемом земледелии является одной из наиболее ответственных задач водного хозяйства страны. Главный путь ее решения: повышение коэффициента полезного действия (к.п.д.) оросительных систем, который меняется в весьма широких пределах. Это означает, что в старых мелиоративных системах на пути от источника водозабора до корнеобитаемого слоя орошаемого поля теряется от 65 до 75 % воды. В среднем КПД оросительных систем во всем мире составляет всего 37%, что свидетельствует о необходимости всестороннего совершенствования систем и технологий орошения.

Экологические последствия осушения почв. Осушение - мероприятия по снижению уровня грунтовых вод и уменьшению влажности верхних слоёв почвы в рамках мелиорации. Обычно применяется в зоне избыточного увлажнения, где количество выпадающих осадков преобладает над испарением и образуется заболоченность местности. При осушении уменьшается влажность почвы, снижается её температура, деятельность микроорганизмов уменьшается. Устранение избыточной влаги достигается откачиванием вод осушительным инженерным оборудованием; дренажными системами; или высадкой пород деревьев, эффективно испаряющих влагу из почв.

Общая площадь осушенных земель составляет 160,6 млн га, или более 11% мировой площади пашни и многолетних насаждений. В Европе осушенные земли составляют 70% всей мелиорированной площади континента. Общий мелиоративный фонд в районах достаточного увлажнения России составляет 75,3 млн га. В 38 административных образованиях избыточно увлажненные емли составляют около 30% общей площади сельскохозяйственных угодий, а в отдельных областях превышают 40%. Наиболее нуждаются в осушении земли нечерноземной зоны, Сибири и Дальнего Востока.

Основные методы и техника осушения болот и заболоченных переувлажненных земель в зависимости от типа их питания:

- при атмосферном типе питания – устройство открытой системы каналов, закрытых дрен, кротование, глубокую вспашку и др. в сочетании со строительством каналов;

- при грунтовом и грунтово-напорном типе – строительство открытых каналов, закрытых дрен и разгрузочных скважен, вертикальный дренаж;

- при склоновом типе – строительство нагорных каналов, противоэрозионные мероприятия на склонах;

- при намывном типе – строительство дамб, обвалование, регулирование русел рек и речного стока (строительство водохранилищ, переброска части стока в другие бассейны и др.).

Нежелательные процессы, которые могут развиваться в почвах под влиянием осушения:

а) в минеральных почвах легкого гранулометрического состава

– интенсивная минерализация органической части (растительных остатков и гумуса;

- подкисление почвенного раствора;

- появление и вынос продуктов разложения и подвижных веществ, в том числе питательных, с дренажными водами (с последующей возможностью закупорки дрен);

б) в минеральных почвах среднего и тяжелого гранулометрического состава

- аналогичные процессы, но с большей выраженностью подкисления и меньшими потерями подвижных элементов с дренажными водами;

в) в органогенных почвах

- обезвоживание органического вещества, его гидрофобизация (несмачиваемость) в результате переосушения;

- интенсификация минерализации торфа и образование при этом в избыточных количествах (для растений) аммиака, нитратов и переход их из почвы в воздух в виде молекулярного азота и в грунтовые воды в виде NH₄⁺ NO₃^-.

Отмечаемое ухудшение водного режима в районах мелиоративных работ связано с недостатками в проектировании, строительстве и эксплуатации мелиоративных систем. Неблагоприятные экологические последствия осушения земель заключаются в их переосушении, вследствие чего снижается уровень грунтовых вод в прилегающих территориях и происходит уменьшение величины устойчивого стока в реки, а в ряде случаев на прилегающих территориях наблюдается подсыхание лесов и исчезновение влаголюбивой растительности. Вместе с тем, повышенная густота открытой осушительной сети может привести к повышению весенних максимумов стока на малых реках. На крупных мелиоративных системах наблюдается существенное обеднение растительного и животного мира. Низкое качество осушительной мелиорации может привести к вторичному заболачиванию почвы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: