Лекция 12

12 Земельные мелиорации

Это вид мелиораций, направленных на сохранение или улучшение потребительских свойств земли, при реализации которых преобразующим фактором или средством воздействия является почва, обладающая другими (отличительными) от мелиорируемой свойствами. Земельные мелиорации реализуются применением таких мелиоративных мероприятий как землевание и замена земель.

12.1 Землевание

Землевание – это мелиоративное мероприятие, осуществляемое путём нанесения на поверхность малопродуктивных почв плодородного слоя или путём внесения в почвенный слой земли с иными, недостающими этой почве свойствами, и обеспечивающее улучшение водно-физических, физических, тепловых, агрохимических, химических и других свойств малопродуктивных почв (солонцов, торфяников, песков и т.д.).

К методам или способам землевания относятся кольматаж, торфование, глинование, пескование, напластование. Рассмотрим каждый из них в отдельности.

Кольматаж (от итальянского colmata – наполнение, насыпь) - искусственное поднятие поверхности участка (например, при осушении низменности), повышение плодородия или создание нового плодородного слоя при окультуривании песчаных и каменистых почв за счёт отложения речных наносов. Кольматаж – это также способ мелиорации заболоченных земель. Кольматажные участки обычно организуют в поймах и дельтах рек. Участки обваловывают, разделяют на бассейны затопления и заливают водой на высоту 0,5-1,0 м, используя паводковую или непрерывно проточную воду, но с медленным течением, которое не препятствует осаждению наносов.

Для ускорения кольматажа используют намыв рыхлых отложений из озёр и рек землесосами (так называемое регулирование). После их осаждения осветлённую воду сбрасывают за пределы участка. Кольматаж осуществляется подачей паводковой воды через систему каналов на кольматируемую территорию, разбитую валами на отдельные бассейны затопления. Вода очень медленно движется из одного бассейна в другой, освобождаясь от наносов. Применяется также способ затопления, при котором вода стоит.

При кольматаже создают также условия (скорость течения, время затопления), при которых в первые годы осаждаются крупные частицы, обра-зующие нижний водопроницаемый слой, а в последующие – мелкие илистые частицы для создания верхнего плодородного слоя. Кольматажем называют также вмыв мельчайших илистых и глинистых частиц в поры грунта для уменьшения фильтрации из каналов, прудов, водохранилищ и других водных объектов. Схема кольматирования приведена на рисунке 1.

а) план; б) разрез; 1 – кольматационный канал; 2 – сбросной канал;

3 – ограждающие дамбы; 4 – водосливы для перепуска воды; 5 – сбросной шлюз; 6 – наносы (стрелками показано направление движения воды)

Рисунок 1 – Схема устройства кольматажных бассейнов

Как метод осушения земель кольматаж применяют, когда регулирование водоприёмников невозможно, строительство насосных станций нецелесообразно и допустимо длительное освоение земель.

За рубежом за счёт применения кольматажа наращивают площади суши у моря путём аккумуляции морских наносов. В Нидерландах, Дании и других странах этим способом отвоёваны у моря значительные территории.

Торфование – внесение торфа на песчаные и супесчаные почвы, обладающие высокой водопроницаемостью, малой водоподъёмной и водоудерживающей способностью и содержащие малое количество перегноя, глинистых и илистых частиц. При внесении больших доз торфа повышается влагоёмкость, улучшаются водно-физические, агрохимические и биохимические свойства почвы, активизируются микробиологические процессы, несколько улучшается пищевой режим и повышается продуктивность культур. На почвах глинистого и суглинистого состава этот приём не эффективен.

Более половины всех торфяных запасов страны находится в Сибири – 67 % и 21,6 % – в Нечернозёмной зоне РФ.

Удобрительная ценность торфа невысокая, поэтому использовать его в чистом виде неэффективно. Торф беден фосфором, калием и микроэлементами, а азот торфа используется слабо, поскольку 75-90 % общего его содержания находится в труднодоступной для растений форме. Для ускорения микробиологического разложения устойчивых соединений (лигнин, битумы) в торф целесообразно вносить навоз. По данным Мещерского филиала ВНИИГиМ внесение торфа с добавлением навоза и органо-минеральной смеси на песках даёт эффект в течение ряда лет. Прибавка урожая картофеля составляет 88-160, сена многолетних трав - 7,1-30,5 ц/га.

В нормативный срок (10 лет) окупаются затраты при транспортировке торфа автомобилями на расстояние до 7 км при норме 120 т/га, до 6 км – 240, до 4 км – 360 и 1 км – 480 т/га. Торф на песчаных почвах минерализуется в среднем на 2-3 % в год, продолжительность его действия составляет около 30 лет.

Научные результаты и производственный опыт свидетельствуют о том, что в чистом виде целесообразно использовать только торф, богатый вивианитом (для фосфорирования почвы) или карбонатный (для раскисления почвы). Для повышения питательной ценности торфа предложены технологические схемы его амнонизации с получением торфогуминовых удобрений.

Пескование – способ землевания, заключающийся во внесении песка в торфяно-болотные и глинистые (легкоуплотняемые, самоуплотняющиеся) почвы, при котором улучшаются их водно-физические свойства и структура, облегчается гранулометрический состав, повышается несущая способность, снижается опасность возникновения пожаров на торфяниках, уменьшается вред от заморозков и дефляции.

Улучшение физических и тепловых свойств почвы и усиление её биохимической активности способствуют развитию корневой системы растений, уменьшает полегание вегетативной массы, снижает засоренность посевов. Всё это ведёт к повышению урожаев и улучшению качества продукции (накапливается больше протеина в травах, крахмала в картофеле, белка в зерне).

Существенным достоинством пескования является то, что улучшается микроклимат почвы, удлиняется вегетационный период, почвы становятся доступными для более теплолюбивых культур.

Для пескования торфяно-болотных почв применяют следующие три основных метода: смешанный, насыпной и метод глубокой вспашки. При смешанном методе песок завозят на торфяник, разравнивают его по поверхности бульдозером, грейдером или планировщиком. После чего дисковыми боронами перемешивают с торфом. Минимальные дозы песка составляют: для хорошо разложившихся торфов 200-300 м³/га, для слабо разложившихся – 300-400 м³/га.

Доза песка в 400 м³/га является оптимальной для развития в почве основных групп микроорганизмов: бактерий, усваивающих органический и минеральный азот, нитрофикаторов и микроскопических грибов. В зависимости от типа торфяной залежи и характера использования почвы дозы песка изменяются:

Тип торфа	Дозы песка
Низинный	400
Переходный	400-500
Верховой	500-600

На высокозольных (зольностью более 20 %) низинных и особенно на пойменных торфяниках минеральные добавки вносить нецелесообразно, здесь применим только насыпной метод.

При насыпном способе пескования вносимый песок повышенной нормы (1000-1500 м³/га) не перемешивают с торфом, а на песчаном слое возделывают сельскохозяйственные культуры. Для этой технологии применимы только крупнозернистые пески.

Обработку торфяников после пескования при сельскохозяйственном использовании выполняют только дисковыми орудиями, один раз в 3-4 года проводят безотвальное рыхление плугами со снятыми отвалами.

На маломощных торфяниках (слой торфа более 40-60 см) минеральные добавки вносят за счёт припашки минерального грунта, подстилающего торфяник. Для этого используется трёхъярусный плуг ПЧЯ-3-50.

В Белоруссии имеется опыт глубокой вспашки (точнее запашки) мелкозалежного торфяника специальным двухлемешным плугом с оборотом пласта на 110-140°. В результате образуется новый почвенный профиль в виде песчаного слоя, содержащего 3-13 % органического вещества, под которым залегают чередующиеся слои торфа и песка под углом около 45°. Такая обработка торфа обладает теми же достоинствами, что и пескование, позволяет резко сократить сработку органического вещества торфа и обеспечивает значительную прибавку урожая.

Трансформацию мелкозалежных торфяников в новую (антропогенную) почву осуществляют двухъярусным плугом ПТН-0,9 в агрегате с трактором Т-130БГ-3 производительностью 100 га в год.

Срок окупаемости затрат по землеванию торфа зависит от вида возделываемых культур, урожайности, дальности перевозки грунта и других факторов и обычно не превышает 1-4 лет. Положительное влияние пескования и глинования на почву прослеживается до 30-40 лет и более.

Глинование – способ землевания, заключающийся во внесении глины в песчаные, супесчаные и торфяно-болотные почвы, при этом улучшается их структура и водно-физические свойства, уменьшается вред от заморозков и дефляции, снижается опасность возникновения пожаров (на торфяно-болотных почвах). Требования при проведении глинования те же, что и при песковании. Грунт должен быть однородным по гранулометрическому составу, свободным от вредных для сельскохозяйственных растений химических (прежде всего закисных) соединений, обладать нейтральной или близкой к ней реакцией. Он должен содержать минимальное количество гравия, щебня и древесных остатков.

Дозы вносимой на участок глины колеблются от 200 м³/га при низинном типе торфа, до 400-500 м³/га – переходном и 500-600 м³/га – верховом типе торфа.

Грунт доставляют на участок скреперами, самосвалами, а при расстоянии до 5 километров и тракторами в любое время года. Его размещают равномерно по площади в кучах. Лучшее время для разравнивания грунта - начало зимы, когда почва промерзла. Для равномерного разбрасывания грунта по поверхности можно использовать разбрасыватели органических удобрений. Работы проводят по следующей технологической схеме:

Технологическая операция	Машины, механизмы
Первичная обработка почвы	Кустарниково-болотные плуги ПКБ-75, ПБН-100А; болотные фрезы ФБН-1,5, ФБН-2, ФБ-2,0
Дискование в два следа	Тяжёлые дисковые бороны БДТ-3,0, БДНТ-2,2, БДНТ-3,5
Планировка	Планировщики П-2,8, П-4, Д-719, ПА-3
Привоз минерального грунта	Самосвалы КрАЗ-256Б, МАЗ-503А и др.
Разравнивание минерального грунта	Бульдозеры Д-493А, Д-694
Внесение извести	Разбрасыватели РУП-8, НРУ-0,5 и др.
Дискование в два-три следа или фрезерование в один след	Тяжёлые дисковые бороны БДТ-3,0, БДНТ-3,5; дисковая борона БДН-3,0; фрезы ФБ-2,0, ФБН-1,5
Прикатывание	Катки ЗКВБ-1,5

Напластование – способ землевания, заключающийся в создании на поверхности малопродуктивного участка земли слоя почвы с заданными свойствами. Для этой цели чаще всего используют гумусовый слой почвы, который снимается с площадей, отведённых под отвалы, карьеры, постройки и т.д. Плодородная сила почв заключена в их органическом веществе. Мощность перегнойного горизонта почв Ростовской области колеблется от 45-50 см у тёмно-каштановых почв до 100-120 см у чернозёмов обыкновенных, а запасы гумуса – от 250 до 475 т/га. По самым минимальным расчётам валовые запасы питательных веществ в гумусе пахотных почв Ростовской области составляют в т/га:

	азота	фосфора	калия
чернозём обыкновенный	12,5	4,2	9,3
чернозём южный	9,5	3,7	8,1
тёмно-каштановые почвы	8,0	3,30	6,30

Исходя из величин запасов органического вещества в почвах, которая должна быть напластована на малопродуктивные угодья, запасов основных элементов питания определяется оптимальная величина (мощность) пахотного слоя. Как показали исследования, проведенные в Курской области, напластованный гумусовый слой мощностью 0,3 метра на малопродуктивные почвы способствовал увеличению сборов зерна ячменя и озимой ржи в 2-3 раза.

Создание мощных почв (слой гумуса от 30 до 50-80 см) требует увеличение затрат. Однако, оптимальной мощностью следует считать слой в 0,4 м, так как в расчёте на каждые дополнительные 10 см гумусового слоя в этом случае получена максимальная прибавка урожая. С увеличением мощности свыше 0,4 м она снижается.

В многочисленных опытах была выявлена роль подстилающих пород: при одной и той же мощности наносимого чернозёма урожай зерновых колосовых по суглинку заметно выше, чем по мелу. Влияние подстилающих пород на урожае трав менее заметно. Особенно сильно проявляется роль подстилающего субстрата в засушливые годы. При наличии в субстрате мела она была в 2 раза меньше, чем по суглинку.

Особенно эффективно напластование на малопродуктивных лёгких по гранулометрическому составу почвах (таблица 1).

Улучшение питательного режима вновь созданных почв сказалось на росте урожаев всех возделываемых на них культур. При нанесении гумусового слоя толщиной 30 см на песчаные и дерново-подзолистые почвы урожай-

Т аблица 1 – Урожайность сельскохозяйственных культур

в зависимости от мощности напластования

на малопродуктивные лёгкие почвы (ц, 1 га)

(А.М. Бурыкин, 1993)

Мощность нанесённого слоя почвы, см	Пески слабогумусированные слабозаросшие				Дерново-подзолистые супесчаные				Светло-серые лесные легкосуглинистые
	куку-руза на силос	ячмень	ози-мая пшеница	яч- мень	вико-овёс на з/к	пшеница	овёс	ози-мая пшеница	куку-руза на силос	ячмень	кар-тофель	просо
0	112,6	3,4	3,3	1,4	89,1	9,4	10,6	5,9	180,5	12,2	48,4	9,2
10	-	6,8	5,2	2,4	-	12,9	13,5	8,1	-	15,7	-	13,8
20	-	12,4	8,6	4,1	-	17,7	19,5	14,1	-	20,6	-	22,5
30	209,1	21,2	16,1	6,3	203,0	24,4	24,3	20,6	268,4	25,3	92,6	33,9
40	-	24,9	23,7	8,7	-	28,7	26,1	26,4	-	26,7	-	40,8

ность зерновых культур увеличивается в 2,3-6,2 раза в сравнении с контрольными вариантами без напластования, а кукурузы на силос и викоовсяной смеси на зелёный корм – в 1,9-2,3 раза.

Напластование также входит в комплекс мелиорации солонцов. Его применяют при пятнистом засолении почв, на степных солонцах. Солонец покрывают плодородной почвой слоем 10-25 см, в зависимости от вида со-лонца. Если солонец корковый или мелкий, то мощность наносимого слоя должна быть максимальной. На средних и глубоких солонцах мощность наносимого слоя уменьшается до 10 см. На гидроморфных солонцах при глубине залегания грунтовых вод 1-3 м, напластование без дренажа и других мелиоративных мероприятий неэффективно.