1.1.9Допустимые количество и качество дренажных вод, сбрасываемых в поверхностные водотоки или водоемы.

Этот показатель мелиоративного режима позволяет контролировать характер современного антропогенного воздействия на почвообразовательный процесс на осушаемых землях и качество вод водоприемника. Поскольку в регулирующие, проводящие элементы осушительной системы, а из них в водоприемник поступают в виде довольно сложных по химическому составу растворов: грунтовые, поверхностные воды и почвенные растворы.

Изучение химического состава дренажного стока и установление допустимого количества различных химических веществ, сбрасываемых в поверхностные водотоки или водоемы, является важным для:

• решения агроэкологических задач;

• обоснования оптимальных норм удобрений на мелиорируемых почвах;

• разработки мероприятий по охране окружающей среды, оценке влияния дренажного стока на состав и качество воды водоприемников, на гидробиоту;

• проектирования мелиоративных систем.

Дренажный сток можно подразделить на две группы:

• Дренажный сток, формирующийся при грунтовом типе водного питания. Химический состав вод дренажного стока весьма разнообразен и определяется гидрохимией грунтового водосборного бассейна. В дренажных водах встречаются повышенные концентрации железа, щелочноземельных металлов, реже - сульфатов кальция и натрия. Такие воды разбавляются инфильтрационными водами и содержат компоненты, выщелачиваемые из поверхностных горизонтов почвенного профиля.

• Дренажный сток, формирующийся при атмосферном и намывном типе водного питания. Более однородный химический состав дренажных вод в этом случае обусловлен свойствами почвообразующих пород. Воды обогащены железом, сульфатами кальция и натрия. На кислых почвах преобладают пресные и ультрапресные воды, которые и формируют дренажный сток.

Количество выносимых с дренажным стоком и загрязняющих поверхностные воды химических веществ G_др возрастает по мере усиления промывного режима, минерализации поливной воды С_п и минерализации грунтовых вод С_г. В целом величина G_др определяется величиной дренажного стока g_др и его минерализацией С_др:

G_др = С_др g_др

Если отсутствует напорное и боковое питание величина g_др определяется суммой инфильтрационных потерь почвенной влаги g на полях и фильтрационных потерь Ф из оросительной сети [14]:

g_др = g + Ф

Интенсивность выноса соединений и химических элементов с дренажным стоком определяется параметрами дренажа и мероприятиями, сопутствующими дренажу. На тяжелых почвах с водопроницаемостью иллювиальных горизонтов < 0,1…0,05 м/сут при междренных расстояниях 10, 20, 40 м объем стока изменяется в отношении 3: 2: 1. Особенно резко возрастает объем стока и вынос химических веществ при кротовании тяжелых почв (в 1,5 - 2 раза). Глубокое мелиоративное рыхление, резко увеличивая адсорбционную поверхность, особенно сплошное рыхление (до 80 см) активными рыхлителями, может способствовать снижению выноса соединений и химических элементов с дренажным стоком по сравнению с кротованием.

В Нечерноземной зоне с дренажным стоком наиболее активно выносятся щелочноземельные металлы. Осушение активизирует окисление серы сульфидных минералов.

Чем больше содержится в почве карбонатов, чем выше степень насыщенности их двухвалентными катионами, тем устойчивее к выветриванию алюмо- и ферросиликаты, тем ниже содержание в воде дренажного стока кремнезема, железа, алюминия, фосфора, марганца.

С дренажным стоком также выносятся биогенные химические вещества N,P,K.

Наиболее интенсивно в дренажные воды из почвы поступает азот. Подвижный азот в почве обычно находится в виде катиона аммония NH₄⁺ и нитрата-аниона NO₃^-.Содержание нитрит-аниона NO₂^- в почве мало, он образуется в результате окисления аммония и затем быстро окисляется до нитрат-иона (нитрификация).

Аммоний образуется в результате разложения органических азотистых веществ, включая и гуминовые кислоты, жизнедеятельности микроорганизмов (аммонификация). Значительное количество аммония попадает в почву при орошении сточными водами.

Содержание нитратов в почве определяется нитрификацией аммония и денитрификацией, т.е. восстановлением нитратов до газообразных форм (NO, N₂O, N₂), а также отбором корнями растений. На баланс аммония в почвах с большой ёмкостью поглощения оказывают существенное влияние процессы обменной сорбции и десорбции.

Естественно, что перечисленные факторы, определяющие динамику азота в почве, идут на фоне заметного конвективного и диффузионного переноса растворённых аммония и нитратов.

Вынос калия, весьма заметен особенно на кислых почвах. Фосфор почти не поступает в дренажные воды, даже при внесении фосфорнокислых удобрений, поскольку ортофосфорная кислота связывается в основном с трехвалентными металлами, а особенно с алюминием.

Количественные значения того или иного показателя устанавливаются применительно к каждой конкретной мелиорируемой территории исходя из имеющегося опыта и в результате перебора ряда вариантов (оптимизации). При этом учитывается возможное неодинаковое воздействие мелиорации на почву, растения и окружающую среду в целом.

При выборе наилучшего варианта мелиоративного режима используются критерий эколого-мелиоративной и экономической эффективности.

Этот критерий позволяет учитывать: компенсационные затраты на восстановление плодородия почвы, затраты на компенсацию негативных последствий, стоимость всех видов вовлеченных ресурсов и прочие затраты.

Мелиоративный режим реализует комплексное (совместное) управление ряда факторов, причем управление прямое, а не косвенное, исходящее из влияния одного из факторов на свойства почвы, а также рост и развитие растений.

Сейчас уже могут быть названы примерные значения перечисленных показателей мелиоративных режимов применительно к различным регионам. Вместе с тем, эти показатели всякий раз должны обосновываться в случае строительства новой или реконструкции существующей мелиоративной системы с учетом конкретных природных условий, возможности реализации тех или иных технических решений, воздействия мелиоративной системы на окружающую среду и затрат на ее строительство и эксплуатацию.

В этой главе необходимо перечислить и охарактеризовать конкретные требования к управляемым факторам почвообразования, роста и развития растений для данного участка. Рекомендуемый объем пояснительной записки составляет 2…2,5 страницы.