2

Херсонський державний аграрний університет в.В.Морозов ландшафтні меліорації

Навчальний посібник

Допущено Міністерством аграрної політики України як навчальний посібник для підготовки фахівців в аграрних вищих навчальних закладах

III-IV рівнів акредитації з напряму “Гідротехніка” (Водні ресурси), спеціальності "Гідромеліорація"

Херсон

Видавництво Херсонського державного університету

2011

УДК: 504.54:631.6(075)

ББК: 26.82:40.6я7

Допущено Міністерством аграрної політики України як навчальний посібник для підготовки фахівців в аграрних вищих навчальних закладах III-IV рівнів акредитації з напряму “Гідротехніка” (Водні ресурси), спеціальності "Гідромеліорація".

Рецензенти:

Андрусенко І.І.	- доктор сільськогосподарських наук, професор, завідуючий лабораторією землекористування Інституту землеробства південного регіону УААН;
Сніговий В.С.	- доктор сільськогосподарських наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України, член-кореспондент УААН, головний науковий співробітник Інстиуту гідротехніки і меліорації УААН;
Чорний С.Г.	- доктор сільськогосподарських наук, професор, завідуючий кафедрою грунтознавства і агрохімії Миколаївського державного аграрного університету.

Морозов В.В. Ландшафтні меліорації. Навчальний посібник. - Херсон: Видавництво ХДУ, 2011. – 224 с.

ISBN 966-05-0071-8

Начальник посібник рекомендується при вивченні курсу "Ландшафтні меліорації", який передбачений програмою навчальної дисципліни "Сільськогосподарські гідротехнічні меліорації" для підготовки фахівців в аграрних вищих навчальних закладах III-IV рівнів акредитації з напряму “Гідротехніка” (Водні ресурси), спеціальності "Гідромеліорація". Сформульована концепція і основні принципи ландшафтних меліорацій; на прикладі Південного Степу України описані екологічні і гідрогеолого-меліоративні умови формування меліоративного режиму зрошуваних ландшафтів. Приведені основи застосування ГІС-технологій при розробці технологій меліорації ландшафтів. Посібник призначений для студентів, аспірантів, викладачів та фахівців, які займаються меліорацією ландшафтів.

Видання навчального посібника фінансується за підтримки Європейської Комісіі. Посібник відображає думку автора і Європейська Комісія не відповідає за будь-яке використання наведеної в ньому інформації.

This project has been funded with support from the European Commission. This publication reflects the views only of the autors, and the Commission cannot be held responsible for any use which may be made of the information contained therein.

ISBN 966-05-0071-8

УДК 504.54:631.6(075)

ББК : 26.82:40.6я7

© Херсонський державний аграрний університет

© Морозов В.В., 2011

© Видавництво ХДУ, 2011

Kherson

State

Agricultural

University

V.V. Morozov

LANDSCAPE MELIORATION

Textbook

Kherson-2011

Перелік умовних позначень, скорочень та термінів:

Л – ландшафт;

ЛМ – ландшафтні меліорації;

ЗС – зрошувальна система;

МС – меліоративна система;

ГМС – гідромеліоративна система;

ЛМС – ландшафтно-меліоративна система;

УЗС – управління зрошувальних систем;

ГГМЕ – гідрогеолого - меліоративна експедиція;

ЕММ – еколого-меліоративний моніторинг;

ГВ – грунтові води;

РГВ – рівень грунтових вод;

ГПК – грунтово-поглинаючий комплекс;

НВ – найменша вологоємність ґрунту;

М _зр – зрошувальна норма;

С – мінералізація води;

ГДК – гранично - допустима концентрація;

УААН – Українська академія аграрних наук;

ІГА – Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського УААН;

ІГ і М – Інститут гідротехніки і меліорації УААН (стара назва – Український науково-дослідний інститут гідротехніки і меліорації – Укр НДІГіМ);

ІЗПР – Інститут землеробства південного регіону УААН(стара назва – Інститут зрошуваного землеробства – ІЗЗ);

ХДАУ – Херсонський державний аграрний університет;

ПКК – Північно-Кримський канал;

ІЗС – Інгулецька зрошувальна система;

КЗС – Каховська зрошувальна система;

ПЕОМ – персональна електронно - обчислювальна машина;

АСУ – автоматизована система управління;

СА – системний аналіз;

І – інформація;

ІТ – інформаційні технології;

ГІС (GIS) – географічні інформаційні системи;

ОКР – освітньо-кваліфікаційний рівень.

ЗМІСТ

ВСТУП ДО КУРСУ «ЛАНДШАФТНІ МЕЛІОРАЦІЇ» ………………………………………	7
Розділ 1. Теоретичні основи ландшафтних меліорацій (модуль 1)……………	10
1.1. Концепція,обєкт, предмет, задачі і види ландшафтних меліорацій…………………………………………………………………………	10
1.1.1. Концепція ландшафтних меліорацій…………………………………	10
1.1.2.Історичниий аспект розвитку ландшафтних меліорацій…………..	10
1.1.3.Обєкт і предмет ландшафтних меліорацій………………………….	11
1.1.4. Принципи і термінологія ландшафтних меліорацій……………….	12
1.1.5. Принципи оцінки ефективності ландшафтних меліорацій………..	14
1.1.6. Види, методи і способи ландшафтних меліорацій........................	15
1.2. Ландшафт - обєкт природокористування і сільськогосподарських меліорацій .................................................................................................	21
1.2.1. Ландшафт в системі природокористування і меліорацій…..……..	21
1.2.2. Ландшафт як вузловий ступінь в ієрархії геосистем .....................	22
1.2.3. Структура і розвиток ландшафту ....................................................	23
1.2.4. Інваріант ландшафту .......................................................................	24
1.2.5. Деградація ландшафту ...................................................................	25
1.2.6. Класифікація ландшафтів ................................................................	26
1.2.7. Основні ландшафти України ............................................................	27
1.2.8. Характеристика степових ландшафтів України ..............................	39
1.2.9. Вплив гідромеліоративних систем на стан ландшафтів України …	42
Розділ 2. Методологія і методи ландшафтно-меліоративних досліджень (модуль 2)…………………………………………………………………………….	72
2.1. Основи методології і методики ландшафтно-меліоративних досліджень..………….………………………………………………………….	72
2.1.1. Методологія і методи досліджень …………………………………….	72
2.1.2. Об’єкт, предмет, мета і задачі досліджень …………………………..	73
2.2. Вивчення умов і факторів формування меліоративного режиму зрошуваних ландшафтів за допомогою методів районування і типізації території………………………………………………………………	74
2.2.1.Умови формування меліоративного режиму на зрошуваних ландшафтах України……………………………………………………….	74
2.2.2. Гідродинамічні зони природної дренованості агроландшафтів……	79
2.2.3. Формування меліоративного режиму грунтів в умовах основних зрошуваних масивів України………………………………………………	79
2.2.4. Формування меліоративного режиму грунтів в умовах рисової зрошувальної системи із оборотним циклом використання дренажно-скидних вод………………………………………………............................	84
2.3.Системний аналіз і підхід при вирішенні проблем меліоративного режиму агроландшафтів………………………………………………………...	87
2.3.1. Гідромеліоративна система з точки зору системного аналізу............	87
2.3.2.Система і системний метод дослідження. Основні поняття системного аналізу………………………………………………………………………….	89
2.3.3. Принципи системних досліджень………………………………………….	92
2.3.4. Системний підхід в управлінні водогосподарськими обєктами і процесами……………………………………………………………..............	93
2.3.5. Види і властивості систем………………………………………….............	93
2.3.6. Основні етапи і концептуальні методологічні принципи застосування системного аналізу в ландшафтних меліораціях ……………………….	97
2.3.7. Місце ландшафтних меліорацій в системі землекористування і землеробства…………………………………………………………………..	103
2.3.8. Системний підхід в управлінні організаційними структурами та при вирішенні проблем меліоративного режиму агроландшафтів………………..	103
2.4. Геоінформаційні системи і технології в ландшафтних меліораціях	105
2.4.1. Загальні положення застосування геоінформаційних технологій в ландшафтних меліораціях…………...……………………………………….	105
2.4.2. Основи застосування ГІС-технологій при меліорації ландшафтів…….	106
2.4.3. Основні терміни і визначення ГІС-технологій при їх застосуванні при меліорації ландшафтів………………………………………………………...	110
Розділ 3. Практичні питання ландшафтних меліорацій (модуль 3) ………….………….	114
3.1. Технології меліорації ландшафту …………………………………………………	114
3.1.1. Технологія, поняття і визначення…………………………………………….	114
3.1.2. Сільськогосподарські гідротехнічні і ландшафтні меліорації як виробничий технологічний процес ………………………………………	115
3.1.3. Алгоритм розробки технологій меліорації ландшафту……………………	115
3.1.4. Приклади розробки технологій меліорації ландшафту……………………	116
3.2. Обґрунтування необхідності меліорації зрошувальної води і боротьби із вторинним засоленням……………………………………………………….	117
3.2.1. Вплив якості зрошувальної води на вторинне засолення і осолонцювання грунтів…………………………………………………………	117
3.2.2. Меліорація зрошувальної води ……………………………………. ……….	123
3.2.3. Прогнозування та профілактика вторинного засолення і осолонцювання грунтів…………………………………………………………	125
3.2.4. Промивки засолених грунтів………………………………………...............	128
3.3. Фітомеліоративні заходи щодо покращення ландшафту……...……………	129
3.3.1. Фітомеліорація …………………………………………………………………	129
3.3.2. Лісорозведення, лісові смуги ………………………………………………	130
3.4. Меліорація ландшафтів, забруднених радіонуклідами…………………….	132
3.4.1.Загальні відомості про забруднення ландшафту радіоактивними речовинами і важкими металами…………………………………………..	132
3.4.2. Міграція радіонуклідів в системі сільськогосподарських меліорацій..	134
3.4.3. Ландшафтно-геохімічні аспекти міграції радіонуклідів………………..	137
3.4.4. Організація радіологічного контролю в умовах забруднених ландшафтів……………………………………………………………...........	139
3.4.5. Меліоративні заходи, спрямовані на зменшення радіаційного забруднення ландшафтів і сільськогосподарської продукції…...........	139
3.5. Особливості землевпорядкування і земельного кадастру в умовах меліорованих ландшафтів…………………………….………………………..	142
3.5.1. Взаємозвязок, землевпорядкування земельного кадастру і ландшафтних меліорацій ......................................................................	142
3.5.2. Призначення державного земельного кадастру ….............................	144
3.5.3. Завдання державного земельного кадастру…………………………….	145
3.6. Рекомендації щодо організації практичного навчання з курсу «Ландшафтні меліорації» ...................................................................................	148
3.6.1. Реальне курсове проектування: сутність і змістовні аспекти..…………	148
3.6.2. Навчальна практика з меліорації ландшафту (модуль 4) …..............	149
3.6.3. Завдання на самостійну роботу студентів………………………………..	150
Заключення………………………………………………………………………………................	151
Тестові завдання з навчальної дисципліни «Ландшафтні меліорації»…..................	152
Термінологічний словник………………………………………………………………………..	169
Бібліографічний список…………………………………………………………………………..	187
Додатки……………………………………………………………………………………................	192

Ландшафт є своєрідний організм,

де частини обумовлюють ціле, а

ціле впливає на всі частини. Якщо

ми змінимо будь - який елемент

ландшафту, то зміниться весь

ландшафт, тобто, якщо зміниться

грунт, то зміниться ландшафт і

навпаки

Академік С.Л.Берг

Лекція 1. ВСТУП ДО КУРСУ “ГІС В ЛАНДШАФТНИХ МЕЛІОРАЦІЯХ”

Ландшафтні меліорації (ЛМ) являють собою систему меліоративних заходів, спрямованих на поліпшення умов виконання ландшафтом соціально-економічних функцій. Меліорація ландшафтів – найважливіша складова частина діяльності людини з раціонального природокористування і охорони навколишнього середовища, новий і перспективний напрям розвитку сільськогосподарських гідротехнічних меліорацій.

Навчальний посібник рекомендується при вивченні курсу “Ландшафтні меліорації”, який передбачений програмою навчальної дисципліни “Сільськогосподарські гідротехнічні меліорації” для підготовки фахівців в аграрних вищих навчальних закладах ІІІ – ІV рівнів акредитації зі спеціальності “Гідромеліорація” [1] (напрям - “Водні ресурси”), а також Типовою програмою кандидатського іспиту з спеціальності 06.01.02 – сільськогосподарські меліорації, затвердженою Міністерством освіти і науки України [2]. Доцільно також застосування навчального посібника як додаткової літератури при підготовці фахівців зі спеціальностей “Агрономія” і “Екологія та охорона навколишнього середовища”.

Навчальна дисципліна “Сільськогосподарські гідротехнічні меліорації” складається з трьох нормативних (обов'язкових) курсів: 1 – зрошувальні меліорації, 2 – осушувальні меліорації, 3 – ландшафтні меліорації. Курс “Ландшафтні меліорації” вивчається на четвертому курсі, яким завершується навчання (семестр 8) за програмою одержання освітньо – кваліфікаційного рівня (першого академічного ступеня) - бакалавр.

Курс ландшафтних меліорацій розрахований на 4 кредита (144 години): в т.ч. лекцій – 32 годин, практичних і лабораторних робіт – 40 годин та 72 години самостійної роботи (50% навчального навантаження); планується виконання реального курсового проекту з розробки технологій меліорації ландшафту, на базі якого доцільна розробка комплексного, міждисциплінарного курсового проекту – основи дипломного (випускного) проекту бакалавра. Підсумковий контроль знань – екзамен. Курс ЛМ складається із 4-х змістових модулей: 1 – теорія, 2 – методологія, 3 – проектування, 4 – практика. Вивчення курсу ланшафтних меліорацій розраховано при цикловому методі навчання на 12 - 15 тижнів.

Зміст курсу ЛМ побудований на вимогах до підготовки бакалавра, який повинен мати ґрунтовну соціально-гуманітарну, природничо-наукову, загальноекономічну та професійну підготовку, а також спеціальні вміння і навички, достатні для самостійного виконання переважно-стереотипних, частково діагностичних ландшафтно-меліоративних завдань, розробки меліоративних технологій, виконання економічних розрахунків, підготовки та опрацювання інформації, на підставі якої приймаються управлінські рішення щодо комплексної меліорації ландшафту з урахуванням його розвитку і еволюції.

Мета і задачі курсу ЛМ. Студент отримує знання теоретичних основ і практичних методів для вивчення, оцінювання і покращення ландшафтів, в першу чергу – зрошуваних та осушуваних. Він повинен вміти вивчати і прогнозувати стан ландшафту, вплив на нього антропогенної діяльності, визначати еколого-економічну ефективність використання ландшафту і ландшафтно-меліоративних заходів, розробляти проекти меліорації ландшафту і в першу чергу – еколого - меліоративні технології.

Передумовою вивчення курсу ЛМ є загальні знання навчальних дисциплін: геології і гідрогеології, меліоративної гідрогеології і грунтознавства, землеробства, екології, економіки, сільськогосподарських гідротехнічних меліорацій (зрошувальні та осушувальні меліорації), геоінформаційних систем і технологій та розуміння, що основним об’єктом сільськогосподарських меліорацій є ландшафт.

Опис курсу. Курс ЛМ складається з трьох основних розділів (модулей): 1- теорія, 2 - методологія, 3 - практика.

В розділі 1 “Теоретичні основи ландшафтних меліорацій” (теорія) розглядаються питання: об’єкт, предмет, задачі і види ландшафтних меліорацій; ландшафт як об’єкт природокористування і сільськогосподарських меліорацій; вплив зрошення і осушення на стан ландшафту.

В розділі 2 “Методи ландшафтно-меліоративних досліджень” (методологія) розглядаються питання : вивчення умов і факторів формування меліоративного режиму зрошуваних ландшафтів; методи вивчення стану зрошуваних ландшафтів; системний аналіз і системний підхід при вирішенні проблем меліоративного режиму; застосування геоінформаційних систем і технологій в ландшафтних меліораціях.

Розділ 3 “Практичні питання ландшафтних меліорацій” (практика) включає відомості про технології меліорації ландшафту, технічні і агромеліоративні засоби впливу на ландшафт; якість зрошувальної води і способи її покращення; меліорацію ландшафтів, забруднених радіонуклідами; фітомеліоративні заходи; особливості землевпорядкування і ведення земельного кадастру в умовах меліорованих ландшафтів; рекомендації щодо організації практичного навчання з курсу «Ландшафтні меліорації».

Під час роботи з навчальним посібником, який має електрону версію, основним джерелом інформації для користувачів є матеріали друкованого видання і зображення на екрані монітора. Електронна версія, яка вміщує блоки із закріплення матеріалу та самоконтролю, створює передумови для дистанційного навчання, тут є питання як в традиційній формі, так і ситуаційні задачі, а також приклади тестових завдань. Застосування геоінформаційних систем і технологій при меліорації ландшафту, підвищує ефективність робіт і сприяє прийняттю оптимальних проектних і управлінських рішень.

Мета роботи користувачів навчального посібника полягає не тільки в сприйнятті, аналізі та усвідомленні відповідної інформації, що представляється на моніторі, але і в набутті умінь її практичного застосування, а також в закріпленні навичок професійної роботи з персональним комп’ютером. Робота користувачів здійснюється за формою індивідуальної самостійної роботи, тому структура посібника представлена в такому вигляді, який відповідає програмі навчальної дисципліни “Сільськогосподарські гідротехнічні меліорації” (розділ 3 “Ландшафтні меліорації”) і створює можливість застосувати навчальний матеріал за обсягом та послідовністю у відповідності з можливостями і потребами конкретних студентів, виконавців бакалаврських випускних проектів (робіт), дипломних проектів спеціалістів та магістерських дисертацій (випускних робіт).

Дисципліна “Сільськогосподарські гідротехнічні меліорації”, включаючи курс ЛМ, відповідає вимогам для створення передумов реалізації нових навчальних технологій, в першу чергу кредитно-модульної системи підготовки фахівця. Ця навчальна технологія враховує можливість здійснювати підготовку фахівців за індивідуальними освітньо-професійними програмами, сформованими на підставі освітньо-кваліфікаційної характеристики для спеціальності “гідромеліорація”, вимог замовників, індивідуальних побажань студентів, пов’язаних з їхнім баченням дипломного проектування, перспектив майбутньої професійної кар’єри, із кон’юктурою ринку, місцем можливого працевлаштування тощо.

Тематика і спрямування практичних занять курсу ландшафтних меліорацій, курсового і дипломного проектування має можливості мобільно враховувати вищенаведені сучасні вимоги вдосконалення підготовки фахівців з вищою освітою в контексті вимог Болонського процесу. Особливо це важливо для підготовки інженерів в умовах креативної практики, коли на завершальному етапі вищої освіти з боку випускників необхідна самостійна творча праця, активна пізнавальна діяльність, професійне винахідництво та генерування нових ідей і знань.

Накопичення нових даних з формування екологічно збалансованих антропогенних, культурних ландшафтів з урахуванням економічних і екологічних умов природокористування триває. Даний навчальний посібник є першим для курсу “Ландшафтні меліорації” і не претендує на повний виклад всіх питань навчальної програми (частина питань винесена на самостійне опрацювання), а має за мету систематизувати існуючи знання, доповнити сучасні навчальні або науково-технічні видання результатами нових еколого-меліоративних досліджень і розробок, сформулювати основні принципи і методи нового напряму меліоративної науки – ландшафтних меліорацій. Автор буде вдячний за конкретні зауваження і пропозиції фахівців, що спрямовані на розвиток розглядаємих питань і звертається з проханням писати за адресою: 73006, Херсон, вул.. Р. Люксембург,23, Херсонський ДАУ,, кафедра сільськогосподарських меліорацій. Е-mail: office@ksau.com.ua

Навчальний посібник базується на матеріалах, накопичених теоретичним і практичним досвідом світових та вітчизняних сільськогосподарських гідротехнічних меліорацій, в ньому використанні результати багаторічних наукових досліджень автора, які проведені на зрошуваних масивах Півдненного Степу України впродовж 1975-2007 років, колектива вчених проблемної науково-дослідної лабораторії еколого - меліоративного моніторингу агроекосистем сухостепової зони ім. професора Д. Г. Шапошникова Херсонського ДАУ, роботу якої автор очолює з 1992 року. Використані також перероблені і доповнені матеріали попередніх навчальних посібників [45,47,51,133,134,148], після видання яких на адресу авторів прийшло багато відзивів, побажань і замовлень на перевидання, при цьому основна увага акцентувалась на актуальності подальшого розвитку принципів, методів і технологій ландшафтних меліорацій, застосування в них ГІС-технологій.

Ключова роль нового нукового напряму і навчального курсу “Ландшафтні меліорації" полягає в інтеграції і узагальнені знань та навичок з попередніх, класичних базових дисциплин меліоративного профілю та у можливості постійно накопичувати, і адаптувати, генерувати і розвивати нові знання, бази даних та технології на основі конкретних ландшафтів, використовуючи можливості сучасних ГІС – технологій.

Ідея необхідності розробки нового напряму сільськогосподарських меліорацій і навчального курсу “Ландшафтні меліорації" та написання однойменного навчального посібника була запропонована автору його Вчителем – відомим вітчизняним вченим-гідромеліоратором, доктором сільськогосподарських наук Борисом Андрійовичом Тупіциним (1929-1992рр.), світлій памяті якого присвячується ця книга.

РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ЛАНДШАФТНИХ МЕЛІОРАЦІЙ (змістовий модуль 1)