Природоохранные мероприятия при осушении земель.

Ряд сложных природоохранных проблем возникает при осушении земель. Изменения гидрологического режима рек, трансформации почвогрунтов весьма разнообразны и определяются как природны­ми факторами, так и техническими условиями проведения мелиора­ции и особенностями освоения осушенных земель. Проводимый без учета этих особенностей дренаж приводит к уничтожению болот, уменьшению годового стока рек, неблагоприятному перераспреде­лению внутригодового стока. Чрезмерное понижение уровня грунто­вых вод (УГВ) вызывает переосушение не только дренируемых зе­мель, но и прилегающих к ним территорий; в результате создаются условия, препятствующие освоению угодий, наносящие непоправи­мый урон природе.

Охрана почв на осушаемых и прилегающих территориях обеспе­чивается выполнением целого ряда природоохранных мероприятий, объединенных в организационно-хозяйственную, агротехническую, гидротехническую, лесомелиоративную группы с целью повышения плодородия почв и сохранения земельных угодий.

В результате осушительных мелиораций меняются гидрологиче­ские и экологические условия.

После создания осушительной системы улучшается водный ре­жим почв, снижается до требуемой глубины уровни грунтовых вод, увеличивается мощность зоны аэрации, изменяются тепло- и гидро­физические свойства почв, испарение и микроклиматические усло­вия, происходит трансформация естественного растительного покро­ва.

На землях, прилегающих к осушительной системе, и на речном водосборе в целом происходят изменения уровненного режима грун­товых вод, количественных характеристик и статистических парамет­ров речного стока, его распределение во времени, а также измене­ние значений внутригодового распределения суммарного испарения.

В результате осушения выделяются две стадии формирования природных комплексов:

1-я стадия - ускоренного развития, когда все процессы протека­ют интенсивно (формирование нового режима УГВ, изменение свойств почв, видового состава и продуктивности растительности), заметно меняются характеристики природных комплексов. Продол­жительность ее составляет 6-10 лет;

2-я стадия - замедленного изменения, когда трансформация про­должается, но темпы ее падают и начинают приближаться к есте­ственным. Период ее длится не менее 10-15 лет.

В целях предупреждения негативного воздействия осушительной системы на прилегающих территориях возможно применение перс­пективных конструкций мелиоративных систем с комплексом почво-и водоохранных мероприятий.

Предотвращение или уменьшение влияния осушительных систем на грунтовые воды прилегающих территорий, если понижение их уровней по каким-либо причинам нежелательно, при проектирова­нии, строительстве и эксплуатации мелиоративных систем может быть достигнуто:

• выбором такой схемы расположения осушительной сети, чтобы по периферии осушаемого массива понижение УГВ было наименьшим;

• созданием оградительных каналов с поддержанием в них необ­ходимых уровней воды;

• созданием осушительно-увлажнительных систем на базе вертикального дренажа или в комбинации с горизонтальным, что позво­лит более гибко управлять режимом грунтовых вод;

• применением комплекса мероприятий по задержанию поверх­ностного стока и подпитыванию грунтовых вод на водораздельных участках и склонах (создание прудов и водохранилищ, проведение вспашки поперек склонов, снегозадержание, использование для этой цели существующих гидротехнических и дорожных сооруже­ний);

• поддержанием высоких УГВ на мелиорируемой системе с по­мощью шлюзов в осеннее-зимнее время, так как в это время на осушаемом массиве УГВ обычно наинизшие и происходит наибольшаясработка грунтовых вод;

• сохранением лесных насаждений вдоль крупных каналов и на суходольных островах в пределах осушаемой территории, а также соблюдением режима эксплуатации мелиоративных систем.

Многоплановое решение вопросов сельскохозяйственного произ­водства удачно сочетается с интересами охраны окружающей сре­ды при создании польдеров. Осушение с принудительным водоотведением максимально сокращает работы по регулированию водо­приемников, сводит к минимуму нарушения естественного режима природных водотоков, предотвращает переосушение прилегающих территорий. Кроме того, приозерные и речные польдеры выполняют противопаводковые функции. Зимние польдеры - надежное сред­ство защиты угодий от затопления, а летние - от летних паводков. Во многих случаях осушение территорий требует соответствующего регулирования русл рек, что часто сопряжено с нежелательными на­рушениями ландшафтов. В последние годы регулирование русел рек-водоприемников проводят дифференцированно с учетом экологи­ческих условий и эстетической значимости объектов.

Для оптимизации плодородия почв мелиорированных территорий осушение целесообразно проводить из расчета использования их под луговые угодья (норма осушений - 50-80 см). Это позволяет пол­ностью ликвидировать или уменьшить неблагоприятные изменения осушаемых почв и на прилегающих территориях, исключить прояв­ление ветровой эрозии, проводить с помощью шлюзования осеннюю и весеннюю влагозарядку почв.

При проектировании осушительной сети необходимо учитывать влияние мелиорации на смежные территории, т.е. снижение УГВ, ко­торый опускается на 0,5-1,0 м ниже поверхности. На территориях с песчаными и маломощными торфяными почвами, подстилаемыми песками, полосы шириной 0,3-0,5 км, которые окаймляют мелиора­тивную сеть и осушаются ее действием, следует использовать подмноголетние трав. Для суглинистых почв эта полоса должна быть шириной не менее 0,2-0,3 км.

Интенсивность и степень изменения мелиорированных почв за­висит от норм осушения. Оптимальные нормы осушения и исполь­зование мелиорированных территорий под многолетними травами предотвращает трансформацию мелиорированных почв на конеч­ной стадии эволюции в низкоплодородные почвы.

В мелиоративных проектах обращают внимание на сохранение живописных речных излучин, местообитаний ценных животных, гнез­довий птиц. В целях охраны нерестилищ рыб строят обводные кана­лы.

Создание водохранилищ, прудов, реконструкция запруд способ­ствуют охране и рациональному использованию водных ресурсов в районах осушения. Большое значение придают охране малых рек. При их использовании предусматривают меры, сочетающие регули­рование русел и строительство водохранилищ. При проектировании малых водохранилищ учитывают природные особенности мелиори­руемых территорий: выбирают неширокие, относительно глубокие естественные понижения рельефа с маловодопроницаемыми грун­тами. Разрабатывают проекты по созданию искусственных водоемов (с зеркалом воды 20-30 га) на лесных площадях с тем, чтобы их воды использовать для полива сельскохозяйственных земель. Это позволяет более рационально планировать охрану водных ресур­сов. Во многих районах проводят мероприятия по повышению вод­ности озер. Чтобы предохранить сельскохозяйственные земли от затопления, вокруг водоемов строят дамбы обвалования, обводные каналы со шлюзами и попутно создают островки для гнездования водоплавающих птиц и проводят выпуски рыбы.

Возможность отбора воды на полив из естественных водоемов и водотоков определяют на основании водохозяйственных расчетов и схем комплексного использования и охраны водных ресурсов. Для поддержания санитарного состояния в водоисточнике в проектах ука­зывают сохраняемый (гарантированный) расход. Разработаны уста­новки, снабженные гарантированным водовыпуском.

Нежелательное, но неизбежное последствие осушения - усадка торфяной залежи. Как известно, интенсивность этого процесса зави­сит от мощности и типа торфяников, характера их использования, влажности и степени разложения торфа, уровня почвенно-грунтовых вод и т.д. В практике мелиоративного проектирования фактор усадки принимают во внимание как один из основных при обосновании схем использования торфяников под сельскохозяйственные угодья. Защи­та почв от быстрой сработки - одна из главных задач их охраны. При этом руководством служат осредненные данные, характеризующие корреляционную зависимость усадки торфа от глубины каналов и расстояния между каналами или дренами. Биохимическая сработка торфяников, занятых пропашными культурами, происходит быстрее, чем при использовании их под сенокосы и пастбища. Это предопре­деляет некоторые принципы рациональной эксплуатации торфяников: мощные, с глубиной торфа более 1 м, включают в систему севообо­ротов, с преимущественным насыщением их многолетними травами, а мелкозалежные используют под луга и пастбища.

Осушение лесных площадей не вносит ощутимых изменений в окружающую среду, как мелиорация в сельскохозяйственных целях.

Лесомелиоративные мероприятия улучшают условия произрастания насаждений и, таким образом, могут рассматриваться в качестве од­ного из элементов защиты леса наряду с санитарными рубками и другими приемами лесоводства. Резких нежелательных нарушений, связанных с осушением, в лесных экосистемах не отмечено. Пожароопасность осушенных лесов возрастает, но создаваемая при ме­лиорации густая дорожная сеть и строительство в особо опасных местах противопожарных водоемов сводят ее к минимуму. По мне­нию экспертов, число очагов лесных пожаров после осушения мо­жет увеличиться, но они быстро ликвидируются, и площади гарей незначительны.

Особые задачи по охране природы возникают при гидромелиора­ции лесопарков, курортных и зеленых зон, т.е. территорий, имею­щих большое рекреационное значение. В таких случаях методы ме­лиорации согласуются со спецификой природоохранных и эстети­ческих требований, предъявляемых к этим объектам.

Интересы охраны окружающей среды строго соблюдают при осу­шении и освоении болот, торфоразработках. Обычно для добычи тор­фа выделяют залежи с площадью более 10 га, мощностью пласта более 1,3 м, имеющие балансовый запас топливного торфа не ме­нее 300 тыс. т, а подстилочного - более 75 тыс. т. После выработки фрезерные поля рекультивируют и передают лесному и сельскому хозяйству.

Освоение торфяных месторождений проводят поэтапно с таким расчетом, чтобы предотвратить резкие изменения водного режима, не вызвать пересушки торфа и не создать опасности ветровой эро­зии. В местах расположения торфяных полей предпринимают тща­тельные меры пожарной безопасности. Здесь создают специальные пожарные службы, хорошо оснащенные необходимой техникой и се­тью наблюдательных вышек. В местах торфодобычи строят водо­емы. Благодаря принимаемым профилактическим мерам большие пожары являются редкостью.

Торфяные болота - наиболее своеобразные объекты мелиора­ции. Они прочно связаны со всеми звеньями окружающей среды, так как связи эти формировались в течение многих веков. Подавля­ющая часть эксплуатируемых болотных массивов значительно стар­ше 1000 лет. Болота относят к особому типу аккумулирующих сис­тем биосферы. На переходном болоте в слое торфа мощностью 2 м на 1 га содержится около 20 тыс. т воды. Осушение верховых болот приводит к нарушениям химического состава вод. Естественную ценность болотных массивов определяют не только их гидрологичес­ким значением. Многие болотные биогеоценозы содержат уникаль­ные растительные и фаунистические комплексы, обладающие вы­сокой продуктивностью. Достаточно указать, что средняя урожай­ность клюквы достигает 500 кг/га, а на отдельных участках - 1000 кг/ га и более.

Выработанные торфяные карьеры используют для рыборазве­дения. До заполнения водой проводят работы по планировке и про­филированию ложа. Небольшую часть выработанных и рекультиви­рованных торфяников отводят под плантации клюквы с тем, чтобы со временем компенсировать потери, которые несут эти ягодники при осушении.

Природоохранные мероприятияпри эрозии почв.

Эрозия - один из наиболее интенсивно протекающих процессов разрушения. Мелиоративное строительство сопровож­дается усиленной плоскостной эрозией (поверхностным смывом поч­вы), заиливанием рек и водохранилищ; дорожное строительство — усилением линейной эрозии и образованием оврагов.

Наиболее отрицательная сторона эрозии почвенного покрова зак­лючается не во влиянии на потери урожая данного года, а в разру­шении строения почвенного профиля и потере важных составных его частей, для восстановления которых потребуется весьма дли­тельное время. Например, в Среднем Поволжье формирование 1 см верхней части профиля происходило на протяжении 100-230 лет, что соответствует ежегодному накоплению почвы 0,6-1,3 т на 1 га. В настоящее время при обычной пахоте поперек склона смывается 4-7 т/га с приводораздельных пространств и 8-18 т/га со склонов. Сле­довательно, за один год теряется плодородная почвенная масса, на образование которой потребовались десятки лет.

Степень эродированности почв можно проследить по сохранив­шейся части почвенного профиля. Если на слабосмытых дерново-подзолистых почвах отмечается лишь частично смытый горизонт A₁то в сильносмытых-полностью эродирован не только горизонт A₁но и частично горизонт В_1.В случае черноземов и каштановых почв слабосмытые разновидности характеризуются смытостью менее поло­вины гумусового горизонтаА, а сильносмытые - потерей не только всего гумусового горизонта, но также частичной или полной смытостью переходного горизонта Б.

Наряду с плоскостной эрозией значительный ущерб наносит об­разование оврагов, полностью разрушающих почву, усиливаю­щих процессы поверхностного смыва, расчленяющих пахотные пло­щади.

Ветровая эрозия (дефляция) отрицательно воздействует на па­хотные земли аридных территорий (районы Западной Сибири, юж­ной части европейской территории РФ). Разрушение почв зависит от скорости ветра, гранулометрического состава почвы и ее струк­турности, характера растительности и некоторых других факторов. Экспериментально установлено, что развеивание почв легкого гра­нулометрического состава начинается при сравнительно слабом вет­ре, имеющем скорость 3-4 м/с. Тяжелосуглинистые почвы развеи­ваются ветром со скоростью около 6 м/с и больше. Оструктуренныепочвы более устойчивы к развеиванию, чем распыленные, причем устойчивость сильно возрастает у почвенных агрегатов размером от 1 мм и крупнее. Эрозионно устойчивой считается почва, содержа­щая в верхнем горизонте более 60% агрегатов крупнее 1 мм.

О степени ветровой эродированности почв можно судить по мощ­ности горизонтов А₁+Вдефлированных почв. Слабодефлированные почвы имеют мощность этих горизонтов на 5 см меньше по срав­нению с почвами, не пораженными дефляцией. У сильнодефлированных почв мощность указанных горизонтов меньше на 10-20 см.

Выяснение основных факторов эрозии позволило разработать для охраны почв комплекс мероприятий. Применение этих мероприятий основывается на сочетании рационального использования почв и организации их защиты. Противоэрозионные мероприятия пресле­дуют цель ослабления и регулирования поверхностного стока, за­держания талых снеговых и ливневых дождевых вод. Для почв, ин­тенсивно используемых в земледелии и слабо подверженных вод­ной эрозии, практикуется глубокая вспашка поперек склона и обваловывание (создание валиков высотой 15-25 см) полей, вспаханных осенью для накопления влаги. При более сильной эрозии проводит­ся безотвальная обработка земли с сохранением стерни, устройство террас на склонах с культивированием виноградников и садов. Для пологих склонов важное значение имеют специальные севооборо­ты. Наиболее хорошо сохраняют почву от водной эрозии многолет­ние травы.

Для борьбы с оврагами широко используются инженерно-техни­ческие мероприятия, в частности выполаживание бортов оврага с последующим их закреплением путем нанесения гумусового слоя и высевания устойчивых корневищных и корнеотпрысковых трав (иван-чай, манжетка, лютик ползучий, гусиная лапка и др.). Вдоль оврагов и балок создаются лесные полосы. В некоторых случаях возводят гидротехнические сооружения в виде земляных плотин с бетонными боковыми водостоками. Строительство водоемов в балках в степ­ных районах не только способствует регулированию поверхностного стока, но и облегчает водообеспечение хозяйства.

Для защиты почв от ветровой эрозии успешно используются ле­сомелиоративные мероприятия. С этой целью создаются препятствия для движущихся воздушных масс в виде лесных полос и кулис из кустарников и высокостебельных растений. При размещении лес­ных полос должны учитываться направления ветров, активно разве­вающих почву. Установлено, что 20-30-летние полосы защищают 30-40-кратную территорию. Лесные полосы обеспечивают прибавку уро­жая в Центрально-Черноземных областях на 3 ц/га, а на Северном Кавказе еще больше. Среди агротехнических мероприятий, направ­ленных на охрану почв от дефляции, важное значение имеет безот­вальная обработка почвы и сохранение стерни.

В комплексе мер по охране почв от эрозии существенную роль играют правильная организация территории хозяйства, учет конкрет­ных ландшафтных условий. На территориях, подверженных очень сильной ветровой или водной эрозии, для сохранения почв их обра­ботка не производится.

При орошении на больших уклонах возникает ирригационная эро­зия. Ирригационную эрозию в зависимости от места возникновения и распространения подразделяют на полевую и сетевую.

Полевая эрозия возникает на орошаемых полях при поверхност­ных самотечных поливах в результате завышенных расходов полив­ной струи и при дождевании в результате высокой интенсивности дождя. В обоих случаях причиной эрозии является несоответствие параметров техники полива природно-хозяйственным условиям.

Сетевая эрозия возникает в результате больших скоростей дви­жения воды в необлицованных оросительных и сбросных каналах. Предотвратить полевую эрозию при поверхностных бороздовых по­ливах можно, в первую очередь, снизив расходы поливной струи в бороздах, а, следовательно, и уменьшив длину борозд, устраивают также зигзагообразные борозды.