5. Влияние мелиорации на ландшафты

Все компоненты природной среды находятся в сложном взаи­модействии между собой и с человеческим обществом. Воздей­ствие человека на компоненты ландшафтов через строительство различных инженерных сооружений может быть очень значитель­ным. По мере развития научно-технического прогресса воздей­ствие человека на компоненты ландшафтов становится более раз­нообразным, мощность воздействия увеличивается. Например, при добыче полезных ископаемых глубина воздействия на лито­сферу может достигать нескольких тысяч метров, при городском и гидротехническом строительстве воздействие может распростра­няться на сотни метров, при дорожном строительстве — на десят­ки метров.

При мелиоративном строительстве в сферу воздействия вовле­каются большие площади, глубина воздействия составляет 10...20 м и более. Изменения, происходящие в литосфере под вли­янием гидротехнического и мелиоративного строительства, могут быть охарактеризованы как локальные, регионально-линейные, регионально-площадные.

Сложная и многоплановая взаимосвязь в природе делает обяза­тельным анализ и прогноз возможных последствий хозяйственной деятельности. Особое внимание необходимо уделять вопросам ох­раны компонентов окружающей природной среды. В России во всех проектах мелиорации земель разрабатывают раздел «Охрана природы», средства на эти цели составляют 10...15 % капиталовло­жений на мелиорацию земель.

Положительное влияние мелиорации на комплекс природ­ных условий было отмечено выше. Однако возможны отрица­тельные побочные эффекты влияния мелиорации земель на ок­ружающую природную среду, вызванные отдельными ошибка­ми, допускаемыми при проектировании, строительстве и эксп­луатации мелиоративных объектов. К таким негативным эффектам можно отнести: усиление вымывания питательных веществ из почв в результате интенсификации промывного ре­жима; усиление минерализации органического вещества почвы; изменение условий почвообразования, приводящее к измене­нию содержания и направления почвообразовательных процес­сов и, как результат, к образованию новых антропогенных почв; загрязнение водоемов и рек химическими и биологическими веществами, поступающими в них с дренажными водами; изме­нение гидрологической и гидрогеологической обстановки на сопредельных территориях.

Мелиорация — мощное средство изменения природных усло­вий и среды обитания живого мира на больших территориях. Осу­ществление мелиораций связано с широкой системой регулирова­ния стока как поверхностных, гак и почвенно-грунтовых вод, ока­зывает влияние на его скорость, количество и форму. Мелиорации могут быть экологически безопасными тогда, когда они обосно­ванны, обеспечивают точное регулирование требуемых факторов и являются комплексными.

6. Потребность в мелиорациях

Территория нашей страны относится к территориям с пони­женной биологической продуктивностью земель. Значительная площадь России находится в зоне многолетней мерзлоты, низких температур, короткого лета, недостатка или избытка осадков, только около 10 % площадей сельскохозяйственных угодий в есте­ственном состоянии благоприятны для земледелия по климати­ческим, почвенным и гидрогеологическим условиям. Таким обра­зом, большая часть сельскохозяйственных угодий нашей страны нуждается в улучшении.

Потребности в мелиорациях изменяются по природным или по ландшафтно-географическим зонам, которые отличаются по кли­мату, растительности и почвам. Формирование зональности рас­тительного и почвенного покрова определяется ресурсами солнеч­ной радиации (тепла) и влаги. Зональные отличия выражаются со­отношением тепловых и водных ресурсов и могут быть охаракте­ризованы гидротермическим коэффициентом, или «индексом су­хости» (М. И. Будыко):

/= 10Д/Х Ос, (8.1)

где R— радиационный баланс почвы, кДж/(см² ■ год); Z. —удельная теплота паро­образования, равная 2,26 кДж/см³; Ос — годовое количество атмосферных осад­ков, мм/год.

Это соотношение дает представление о балансе тепла и влаги, позволяет оценить тип водного режима, почв, интенсивность био­логических процессов и зависимость почвенно-мелиоративных условий от этих факторов, дает возможность выявить основные факторы, лимитирующие плодородие почв, и наметить мелиора­тивные мероприятия. Например, в результате распашки и ороше­ния гидротермический коэффициент

, 10(Л + AR)

~ L(Oc +Op)' (⁸-²)

где &R — увеличение радиационного баланса в результате распашки, кДж/(см² ■ год); Ор — оросительная норма, мм/год.

Для оценки гидротермического режима отдельных природных зон применяют и другие показатели, например коэффициент ув­лажнения (по H. Н. Иванову):

К_у = Oc/Eq, (8.3)

где £|) — испаряемость, мм/год.

Коэффициент увлажнения, характеризующий естественную или природную влагообеспеченность, может быть представлен в следующем виде:

(8-4,

где Ос_ъ — средняя многолетняя сумма осадков за биологически активный период года, т. е. за период года с температурой воздуха выше 5 °С, мм; W_a — активные влагозапасы в метровом слое почвы на начало расчетного периода, мм; Е — испа­ряемость за расчетный период, мм.

В качестве показателя климатического увлажнения может быть использован дефицит водного баланса за расчетный период, мм:

Д = Е-Ос_ъ. (8.5)

/ — черноземы; 2 — каштановые почвы; 3— сероземы; 4— изолинии гидротермических

коэффициентов

Испаряемость за декаду, мм, вычисляют по формуле H. Н. Иванова £=0,061 (25+ 7)²(1 -0,01а), (8.6)

где Г—средняя температура воздуха, “С; а — относительная влажность воздуха, %, декадная.

Обобщение и анализ данных по тепловому балансу, количеству атмосферных осадков и влажности почв свидетельствуют о том, что границы основных природных зон достаточно хорошо увязы­ваются со значениями гидротермического коэффициента /, а типы почв и их свойства подчиняются гидротермической зональности (И. П. Айдаров) (рис. 8.2).

Оценить условия почвообразования можно по затратам солнеч­ной энергии на почвообразование Q (В. Р. Волобуев):

Q - Re~^al, (8.7)

где а — постоянная для почвенно-климатической зоны величина (при I = 0,5 «“2,2; при /- 1,0 и - 1,0 и /ä 1,5 а - 1,5).

По степени сбалансированности тепловых и водных ресурсов можно выделить и характеристики различных природно-климати­ческих зон страны.

/> 0,8 — зона избыточного увлажнения (гумидная). Здесь на­блюдается недостаток тепла, растительные остатки в почве разла­гаются медленно. Почвы формируются в условиях промывного режима, питательные вещества и гумус вымываются осадками. Распространены почвы серые лесные, дерновые, подзолистые, с небольшим содержанием гумуса, pH < 6,5. Распашка почв увели­чивает их тепловой баланс, что благоприятно для почвенных про­цессов. Возвышенные территории благодаря оттоку избыточных вод не переувлажнены, но интенсивно промываются, в засушли­вые периоды некоторые культуры нуждаются в орошении. В по­ниженных местах формируются переувлажненные земли, нужда­ющиеся в осушении. Кислые почвы требуют известкования. По­чти на всех землях нужны культуртехнические мероприятия, включающие: сведение мелколесья и кустарника, корчевку пней, срезку кочек, уборку камней, выравнивание поверхности земли, разделку дернины, внесение удобрений.

1= 0,8...1,2 — зона достаточного увлажнения (лесостепная и степная). Здесь в результате сбалансированности поступления тепла и влаги создаются наилучшие условия для почвообразова­ния. Почвы этой зоны (черноземы и каштановые) формируются в условиях естественного промывного режима невысокой среднего­довой интенсивности. Эти почвы наиболее плодородные, с макси­мальной биологической продуктивностью и содержанием гумуса, наилучшими агрохимическими характеристиками. Распашка чер­ноземов увеличивает радиационный баланс почв, следовательно, для восстановления сбалансированности тепла и влаги необходи­мо увлажнение почв. В этой зоне в отдельные годы и периоды на­блюдаются засухи, снижающие урожаи, поэтому для получения гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур и улуч­шения процесса почвообразования применяют орошение. Ороше­ние здесь должно быть лишь небольшим дополнением к есте­ственным осадкам.

/— 1,2...2,0 — засушливая зона (сухостепная, полупустынная). Здесь при высоких температурах и недостатке влаги ускоряется процесс минерализации растительных остатков, снижается ин­тенсивность накопления гумуса. Формируются светло-каштано­вые и сероземные почвы со средним содержанием гумуса. Для улучшения процесса почвообразования и развития большинства сельскохозяйственных культур необходимо регулярное ороше­ние. Чтобы избежать процессов осолонцевания и засоления почв, часто требуются химические мелиорации и промывки засо­ленных земель.

/> 2 — острозасушливая (пустынная) зона. Здесь процесс ми­нерализации растительных остатков идет почти без образования

гумуса. Формируются почвы пустынные бурые, серо-бурые песча­ные. Земледелие без орошения здесь невозможно. При орошении существенно улучшаются и процессы почвообразования. Для вы- мыва из почвы токсичных для растений солей и предотвращения засоления почв применяют промывной режим орошения, при ко­тором на поля подают воды на 15...25 % больше, чем требуется ра­стениям. Для предотвращения подъема грунтовых вод необходим дренаж.

Приведенные характеристики земель различных природно­климатических зон страны показывают, что почти все сельскохо­зяйственные утодья требуют улучшения для повышения эффек­тивности их использования.

Требуют орошения около 29 млн га, осушения — 25,9 млн га,

известкования — 37 млн га, за­росло кустарником и мелколесь­ем около 400 тыс. га, засолено около 15 млн га, осолонцовано 24,3 млн га. Площадь эрозионно и дефляционно опасных почв со­ставляет более половины земель сельскохозяйственного назначе ния, в том числе 40 % почв паш­ни. Наблюдается резкое нараста­ние темпов деградации и загряз­нения почвенного покрова стра­ны, в том числе процессов агрогенного истощения на землях сельскохозяйственного назначе­ния.

Потребность в мелиорации за­висит не только от зональных, но и от азональных особенностей природных условий. Обычно оро­шают возвышенные выровненные пространства, естественная ув-

Рис. 8.3. Факторы почвообразования (а), вод­но-физические (в) и физико-химические (в) свойства почв:

/—гумидная зона; //—степная зона; /// — су­хостепная зона; /К—пустынная зона; / — /; 2 — отношение ежегодного опада к биомассе; 3 — энергия почвообразования; 4 — содержание час­тиц < 0,001 мм; 5— влажность почв; 6 — аэрация почв; 7—содержание водопрочных агрегатов; 8 — доступность питательных элементов; 9— от­ношение гуминовых кислот к фульвокислотам; 10— емкость ППК; //—содержание гумуса; 12- pH

лажненность которых формируется количеством тепла или ра­диационным балансом и количеством атмосферных осадков; на этих землях распространены зональные почвы. В осушении нуждаются, как правило, азональные природные объекты (фа­ции), которые в силу своего высотного расположения получа­ют дополнительное водное питание за счет притока со сторо­ны зональных фаций, на них формируются азональные почвы: болотно-подзолистые, торфяные, пойменные. Расположение засоленных земель также часто азонально.

Относительные значения факторов почвообразования, водно­физических и физико-химических свойств почв в различных лан­дшафтно-географических зонах показаны на рисунке 8.3.

Показатели биологического круговорота веществ для почв раз­личных природных зон приведены в таблице 8.4. Максимальные биологическая продуктивность и содержание гумуса, как видно из этой таблицы и рисунка 8.2, наблюдаются в почвах, формирую­щихся в условиях естественного промывного режима невысокой среднегодовой интенсивности (7=0,90).