Лекция 1. Понятие о мелиорации.

1. Предмет, задачи мелиорации

1.1. Виды мелиорации.

2. История развития мелиорации.

3.Основные почвенно-эрозионные подзоны Западной Сибири.

4. Распределение административных районов Тюменской области по почвенно-эрозионным подзонам.

5. Эффективность мелиорации.

Вопрос 1. История развития человечества тесно связана с использованием земли как основного средства сельскохозяйственного производства и пространственного базиса для жизнеобеспечения людей и производства.

Из климатических ресурсов наибольшее влияние на формирование почв оказывают обеспеченность их теплом, светом, водой. Количество тепла обычно характеризуется суммой температур выше 10 градусов, количество световых дней в году определяется географической широтой местности. В России количество тепла и света увеличиваются с севера на юг, а влагообеспеченность наоборот снижается. При низкой влажности в приземном слое воздуха наблюдается интенсивная транспирация растений и происходит иссушение почвы. В холодных районах летом, наоборот, при пониженных температурах и высокой влажности происходит замедленный рост и развитие растений. Влажность почвы и приземного слоя воздуха оказывают большое влияние на процессы почвообразования, а также на воздушный, питательный и тепловой режимы почвы. В зависимости от влажности почвы и приземного слоя воздуха изменяется интенсивность физических, химических и биологических процессов в почве. Так, при холодном климате и избыточном увлажнении аэробные процессы замедлены и интенсивно развиваются анаэробные процессы. Недостаток влаги в условиях высоких температур способствует быстрому разложению органического вещества, а накопление гумуса практически не происходит.

На эффективность с/х производства оказывает влияние также рельеф местности. При спокойном рельефе создаются наиболее благоприятные условия по сравнению с пересеченным рельефом. Склоны разной крутизны и направлений нагреваются неодинаково. Южные склоны прогреваются сильнее и быстрее, чем северные. На крутых склонах происходит эрозия почв. Эффективное использования с/х земель возможно только в условиях механизации, от пригодности с/х угодий для машинной техники зависит себестоимость продукции.

Таким образом, для эффективного использования почв необходимо соответствующее экономически выгодное сочетание отраслей и внедрение наилучшей структуры посевных площадей. В других условиях требуется регулировать природные факторы путем мелиорации.

С ускорением научно-технического прогресса мелиорация земель будет играть все более важную роль в интенсификации сельскохозяйственного производства. Мелиорация земель (осушение, орошение, борьба с эрозией, применение химических мелиорантов) дает возможность в короткие сроки вернуть заброшенные или вовлечь новые земли в сельскохозяйственное производство, повысить их плодородие, смягчить влияние неблагоприятных природно-климатических условий.

В связи с быстрым ростом населения, развитием промышленности, строительством городов и транспортных магистралей, увеличивается отчуждение их сельскохозяйственного использования плодородных почв, все возрастает скорость их антропогенной деградации. Из 13 млрд.га мировых земельных ресурсов пахотно-пригодные земли занимают площадь около 3,2 млрд.га, 22 % занято пастбищами, 30% - лесами, остальные приходятся на арктический и субарктический пояс, зону вечной мерзлоты, горные массивы, пустыни.

Ежегодно из с/х использования выбывает около 8 млн. га в результате отчуждения на другие хозяйственные нужды и около 7 млн. га из-за различных процессов деградации почв (эрозия, опустынивание, засоление, загрязнение). Кроме того, увеличение численности населения земного шара (каждую неделю население увеличивается на 1 млн. 250 тыс. человек) приводит к заметному снижению площадей пашни и других угодий на одного человека.

Наибольшее значение имеют сельскохозяйственные мелиорации, позволяющие вовлечь в сельскохозяйственный оборот болота, развеваемые пески, пустынные, полупустынные, бросовые и переложенные земли, затапливаемые и подтапливаемые территории. Мелиорированные земли – это особо ценная категория преобразованных земель сельскохозяйственного назначения, в которые вложены значительные финансовые средства и материальные ресурсы. Эти земли обеспечивают сохранение плодородия почв и формирование региональной структуры земельных отношений. Эффективность мелиорации оценивается не только уровнем урожая, но и поддержанием благоприятных экологических условий для человека и агроландшафта, рациональной системы защиты окружающей среды. Под экологически безопасной мелиорацией следует понимать систему мероприятий, направленных на оптимизацию свойств и режимов почв в целях воспроизводства плодородия, его повышения, создания экологически равновесных динамически устойчивых условий для функционирования ландшафта и поддержания благоприятной обстановки для существования человека.

В Уральском экономическом регионе 42,4% сельскохозяйственных угодий, из них 61,8% - пашня, 11,9% - сенокосы, 25,2% - пастбища (Разорвин, Дормидонтов, Федоткин, 1979). На 52% площадей сенокосов и пастбищ требуются различные мелиоративные работы (регулирование водного режима, или коренное улучшение с удалением леса, кустарника, камней, вовлечение засоленных почв).

Значительная часть сельскохозяйственных угодий Западной Сибири относится к эрозионно-опасным и эродированным (Мусохранов, 1983). Более ⅔ всех земель, подверженных ветровой эрозии, принадлежат к зоне совместного, наиболее сложного проявления ветровой и водной эрозии. Это зона черноземных почв, весьма важная в сельскохозяйственном отношении, где производится наибольшая часть всей сельскохозяйственной продукции.

1.1. Виды мелиорации.

Мелиорация в зависимости от приемов, с помощью которых происходит их осуществление, и задач, стоящих перед ними, делятся следующим образом:

По назначению земель: мелиорация сельскохозяйственных земель, мелиорация городских территорий, лесов, земель промышленности, транспорта, обороны и т.д.;

По направленности мелиоративных воздействий: почвенные, противоэрозионные, противопаводковые, противоселевые, атмосферные и т.д.;

По регулируемому фактору: водные, химические, удобрительные, тепловые, структурные.

Следует различать основные виды мелиорации и мелиоративные мероприятия. Мероприятия – текущие, непродолжительные действия, повторяемые регулярно (культуртехнические, агромелиоративные, организационные, природоохранные). Мелиорация – коренное, длительное изменение природных условий.

Современные мелиорации земель являются комплексными, т.е. включают обычно несколько видов мелиораций и мелиоративных мероприятий, набор которых определяется природными условиями и назначением объекта.

Водные мелиорации: оросительные и осушительные.

Оросительные: увлажнительные и специальные.

Увлажнительные: регулярные и одноразовые.

Специальные: удобрительные, окислительные, отеплительные, освежительные, поливы сточными водами.

Под гидротехническими мелиорациями понимают систему мероприятий, регулирующих водный режим территории. Изменение водного режима необходимо проводить и при избыточном и при недостаточном увлажнении почвы. Для выяснения обеспеченности культуры водой определяется водный режим территории с оценкой естественной увлажненности.

Р= μ (А-е), где Р – приход воды в почву от осадков, μ – доля осадков поглощенных почвой, е – часть осадков ушедших на испарение.

Таким образом, доступный запас воды равен: μ (А-е)=ά*А, где ά – используемая часть осадков.

Урожай, который намечается получить с 1 га, обозначается У (т/га). На выращивание каждой тонны урожая из почвы расходуется вода. Расход воды на единицу урожая через К_вод (м³ на тонну урожая). Тогда по А.Н. Костякову, суммарный расход воды с 1 га будет равен:

М_вод= У* К_вод (м³ на тонну урожая)

Эта величина определяется урожаем. Чем больше урожай с 1 га, тем больше будет суммарный объем расходуемой с 1 га воды. Если приравнять приход воды от осадков к расходу, то получается упрощенное уравнение водного баланса территории: ά*А = У* К_вод

Если ά*А = У* К_вод, то на данной территории заданный урожай можно получить без какого-либо искусственного орошения – в почве будет оставаться исходный запас воды, а плодородие не будет ее не будет ухудшаться.

Если ά*А < У* К_вод то на данной территории наблюдается недостаток воды, исходный запас в почве уменьшается, а плодородие почвы падает. В подобных случаях надо улучшать водный режим за счет агротехнических мероприятий или за счет искусственного орошения, т.е. проведением оросительных мелиораций.

Орошение (ирригацион) – искусственное введение недостающего количества воды в почву для повышения ее плодородия. Для этого строится оросительная система, которая состоит из группы подводящих каналов или трубопроводов распределительной и поливной сети. Ирригационные системы бывают различных размеров и конструкций.

Если ά*А > У* К_вод , то на территории наблюдается избыточное увлажнение, плодородие почвы будет понижаться. Здесь также необходимо регулировать водный режим, или за счет агротехнических мероприятий или за счет проведения осушительных мелиораций.

Осушение (дренаже) – искусственное удаление из пор почвы и ее поверхности избыточной воды в целях повышения плодородия. Для этого строится осушительная система. Она состоит из сети осушителей или закрытых дрен, которые регулируют водный режим поля и избыточную воду сбрасывают в проводящие каналы, последние отводят ее в водоприемник, реку, озеро и т.д.

Для обоснования необходимости проведения орошения или осушения кроме осадков и суммарного расхода воды существенную роль играют грунтовые воды и запасы талых вод. Также для улучшения водного режима почвы кроме орошения и осушения проводятся работы по задержанию местного стока воды путем строительства прудов, водохранилищ, различного типа лиманов, а также работы по борьбе с эрозией почвы и обводнению маловодных и безводных земель.

Химические мелиорации – обеспечивают улучшение химизма корнеобитаемого слоя за счет изменения неблагоприятных свойств почвы. При этом виде мелиорации можно использовать внесение извести на кислых почвах и гипсование засоленных почв, насыщение оросительных вод кислородом и т.д.

Фитотехнические мелиорации – направлены на укрепление и улучшении почв, борьбу с водной и ветровой эрозией, на создание благоприятного водного режима почв и микроклимата. Создаются лесные полосы, используется залесение песков. Проводят закрепление склонов, откосов, тальвегов посевами многолетних трав. Биологические особенности некоторых растений используются для рассоления поверхностных слоев почвы. Растения-сидераты улучшают структуру почвы и способствуют в борьбе с солонцеватостью..

Лесотехнические мелиорации служат для улучшения земель и микроклимата мелиорируемой территории при помощи посадки древесной растительности или ее сочетания с травянистой.

Тепловые мелиорации направлены на улучшение теплового режима почвы. Это поливы теплой водой, снегозадержание, мульчирование поверхности.

Культуртехнические мероприятия – удаление камней, кустарников, пней, кочек, засыпка ям выравнивание поверхности.

Агромелиоративные мероприятия – предназначены для улучшения физических свойств почвы. Это планировка поверхности, профилирование, грядование гребневание, щелевание чизелевание, узкозагонная вспашка, залужение склонов, мульчирование почвы.

Следует отметить, что мелиорация наряду с улучшением водного режима и повышения плодородия почв может оказать нежелательное воздействие на природную среду, т.к. она изменяет не только гидрографию территории, но также меняет гидрологические условия и микроклимат.

Вопрос. 2. История мелиорации

Мелиорация (melioratio – лат. слово – улучшение) – отрасль народного хозяйства, занимающаяся коренным улучшением земель, грунтов, ландшафтов и смягчением неблагоприятных природных условий (климатических, гидрологических и т.д.) для различных хозяйственных, природных и др. целей.

Мелиорация – одна из древнейших областей человеческой деятельности, зародилась в Египте, Индии, Месопатамии в 5-3 тысячелетии до н.э.. В средней Азии и Армении обнаружены следы ирригационных сооружений 4-2 тысячелетия до н.э. На территории Нидерландов защита земель от затопления начата около 2 тыс. лет до н.э. В период расцвета Древнего Римма была предпринята попытка осушения Понтийских болот (Причерноморье). Осушение заболоченных земель осуществлялось в Древней Руси (Новгородском, Владимирском и др. княжествах). В начале 18 в. Проводились осушительные работы в связи со строительством Петербурга и освоением берегов Финского залива. Огромные объемы мелиоративных работ выполнены в 19 в. В Индии, Египте, США и странах Западной Европы. К началу 20 в. в мире орошалось 48 млн. га и осушалось 20 млн. га с.-х. угодий. К середине 20 в. насчитывалось около 120 млн. га орошаемых и около 60 млн. га осушаемых земель, а к началу 80 годов площадь мелиорируемых земель составляла 426 млн. га, или 28% всех обрабатываемых земель и многолетних насаждений. Наибольшие площади освоены в КНР, США, Индии, России (31 млн.га, 8%). В Японии, АРЕ, Иране, Пакистане, Финляндии все обрабатываемые земли мелиорируются.

Первые работа по мелиорации земель в России относятся к 19 в., в этот период начато осушение окрестных болот вокруг Петербурга. Развитие научных основ мелиорации в нашей стране связано с именами таких крупных ученых, как В,В, Докучаев, А.А. Измаильский, П.А. Костычев, В.Р. Вильямс, В.В. Подырев, П.А. Витте, А.Н. Костяков, Б.А. Шумаков, А.Д. Брудастов, И.А. Шаров, С.Ф. Аверьянов и др.

Мелиорация в настоящее время - одно из самых крупномасштабных и глубоких антропогенных вмешательств в природную среду; орошаемое и осушаемое земледелие преобразуют почвы, изменяют растительность, ландшафты, климат. Мелиорация приводит к серьезным изменениям природной среды. Поэтому для их проведений необходимо детальное обоснование и точный экономический расчет.