<<
>>

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЧВ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДРЕНАЖА

Тяжелый гранулометрический состав и наличие водоупорных горизон­тов, глубокое промерзание почв в условиях муссонного климата являются причиной систематического переувлажнения почв. Поэтому важнейшим ус­ловием развития сельского хозяйства является их осушение.

Однако спосо­бы осушения почв этого региона и особенно целесообразность применения закрытого дренажа для оптимизации водного режима почв до недавнего вре­мени оставались весьма проблематичными. Полагали, что в этих условиях из-за низкой фильтрации промерзающих почвогрунтов использование зак­рытого материального дренажа невозможно [Новак, 1953, Колосков, 1959; Пустовойтов, 1960; и др.]. В середине прошлого века такая точка зрения пред­ставлялась достаточно обоснованной. Поэтому в те годы осушение осуще­ствлялось главным образом открытой сетью с применением различных агро­мелиоративных мероприятий, направленных на ускорение поверхностного стока — грядования, гребневания, узкозагонной пахоты и др. При этом, од­нако, не были учтены существенные климатические и генетические особен­ности региона, физические свойства тяжелых почв и режимы. Позднее было установлено, что вопросы мелиорации почв здесь, как и в других регионах, должны решаться с учетом следующих природных факторов. Во-первых, осу­шительные системы в условиях рассматриваемого региона должны работать на сброс избыточной влаги главным образом в период выпадения муссон­ных дождей, т.е. в середине лета, когда мерзлота исчезает из профиля почв, а его водопроницаемость заметно возрастает. К этому времени в дренажных линиях исчезают ледовые пробки. Поэтому в критические гидрологические периоды (середина июля — август) и осенью дренаж способен активно сбра­сывать значительные объемы стока (5-6 л/с • га и более). Во-вторых, период муссонных дождей не бывает непрерывным. Он характеризуется циклично­стью выпадения осадков. Расчетные дождливые фазы длительностью 5—6 су­ток сменяются периодами сухой бездождной погоды продолжительностью 3—5 сут. За это время дренаж успевает отвести заметную часть гравитацион­ной влаги из профиля почв. В-третьих, тяжелые почвы этого региона раз­личны по своему генезису и физическим свойствам. А.Н. Степанов в 1969— 1976 гг. впервые научно обосновал не только возможность и необходимость применения на Дальнем Востоке закрытого дренажа, но и определил по­чвенно-мелиоративные ареалы его использования. На основе многолетних полевых исследований им было показано, что тяжелые заболоченные почвы региона, близкие или тождественные по элементарному гранулометрическо­му составу, существенно отличаются по агрегатному составу. На этом осно­вании почвы Дальнего Востока были объединены в следующие мелиоратив­ные группы.

1. Тяжелые луговые глеевые почвы с оструктуренным иллювиальным гори­зонтом повышенной водопроницаемости — луговые черноземовидные, луговые глеевые оструктуренные, лугово-бурые глеевые (рис. 87, 88).

2. Тяжелые почвы со слабоводопроницаемыми подгумусовыми горизонта­ми — буро-подзолистые, лугово-глеевые бесструктурные.

3. Легкие минеральные почвы — бурые аллювиальные глееватые.

4. Торфяные на песчано-гравийно-галечниковых и глинистых отложениях.

Отличительной особенностью луговых оструктуренных глеевых почв, широко распространенных на Дальнем Востоке, является повышенная во­допроницаемость всего почвенного профиля (луговые черноземовидные) или его оструктуренных иллювиальных горизонтов (луговые глеевые острукту­ренные почвы) в толще от поверхности до глубины 1,0—1,1 м в первом слу­чае и во втором — от 0,4—0,5 м до 1,0—1,4 м.

Коэффициенты фильтрации и водоотдачи в этих почвах на глубинах заложения дрен составляют соответ­ственно 0,30-0,32 м/сут и 0,08-0,09 (табл. 12.1). Эти параметры в бесструк­турных тяжелых почвах (буро-подзолистых, лугово-глеевых) не превышали соответственно 0,01—0,04 м/сут и 0,01—0,02 (табл. 12.2). При близком или тождественном гранулометрическом составе тяжелые бесструктурные почвы обладают в 7—30 раз более низкими коэффициентами фильтрации и в 4 раза меньшими значениями водоотдачи по сравнению со структурными почвами.

Существенно и то, что именно луговые глеевые оструктуренные почвы отличаются наиболее тяжелым гранулометрическим составом (содержание физической глины 60—80%, илистой фракции 27-58%). При этом наиболее тяжелыми являются их водопроницаемые иллювиальные горизонты. В связи с изложенным естественна постановка вопроса о причинах появления столь необычных для условий Нечерноземья структурных почв на внепойменных молодых террасах речных долин. По-видимому, основная причина их появ­ления связана с тем, что в относительно недавнем прошлом луговые струк­турные почвы формировались в режиме регулярной поемности. Здесь дей­ствовали те же факторы образования структуры, что и в условиях центральной поймы, рассмотренные нами выше (см. гл. 8). Установленная А.Н. Степа­новым (1976) оструктуренность луговых тяжелых почв Дальнего Востока и

Физические свойства луговых глеевых глинистых оструктуренных почв. Хабаровский край, с. Бабстово

[Степанов, 1976]

Горизонт Глубина, см Плотность,

г/см3

Плотность твердой фазы, г/см3 Порис­тость, % Максимальная гигроскопич­ность, % от объема Влажность

завядания,

% от объема

Предельная

полевая

влагоем­кость, % от объема

Коэффици­ент фильт­рации, м/сут Срок действия кротовых дрен (по Ф.Р. Зайдельману), число лет
А1 0-5 0,93 2,54 63,4 8,3 13,2 49,6 2,6
А1 5-10 1,07 2,60 58,9 8,5 15,5 49,6 2,6 -
А1 10-20 1,11 2,64 58,0 8,8 17,5 49,6 2,6 -
A2g- 20-30 1,42 2,68 47,0 12,3 21,2 42,0 0,05-0,14 1
A2g- 30-42 1,43 2,68 46,6 12,4 21,4 42,3 0,05-0,14 1
Blg. 40-50 1,35 2,68 49,6 13,5 24,5 39,4 0,32 2-3
Blg- 50-60 1,35 2,68 49,6 13,8 24,7 38,5 0,32 2-3
Blg- 60-72 1,35 2,67 49,5 14,6 24,5 38,6 0,32 3-4
B2g- 72-80 1,36 2,66 49,2 16,3 24,5 38,7 0,32 3-4
B2g- 80-90 1,38 2,66 48,1 16,3 24,7 38,8 0,30 3-4
B2g- 90-100 1,40 2,66 47,4 16,5 25,4 38,8 0,31 3-4
G 100-110 1,51 2,67 43,3 17,8 - 39,3 0,015 3-4
G 110-120 1,52 2,69 43,3 19,7 - 39,0 0,015 1-2
G 120-130 1,51 2,67 43,3 18,4 - - 0,015 1-2

Физические свойства буро-подзолистых глинистых почв, Хабаровский край, ст. Волочаевка

[Степанов, 1976]

Горизонт Глубина, см Плотность,

г/см3

Плотность твердой фазы, г/см3 Порис­тость, % Максимальная гигроскопич­ность, % от объема Влажность

завядания,

% от объема

Предельная

полевая

влагоем­кость, % от объема

Коэффици­ент фильт­рации, м/сут Срок действия кротовых дрен (по Ф.Р. Зайдельману), число лет
А1 0-10 1,10 2,63 58,2 10,4 13,5 50,0 1,8-2,0 менее года
А1 10-20 1,16 2,65 56,3 10,8 14,6 49,3 1,8-2,0 то же
А2 20-30 147 2,65 44,5 16,0 21,6 42,9 0,01-0,005
А2 30-40 1,56 2,67 41,5 17,0 22,9 40,0 0,005
А2 40-50 1,55 2,68 42,2 15,7 21,2 40,1 0,005
Big. 50-60 1,56 2,70 42,2 15,3 20,6 40,1 0,005 1-2
Big- 60-70 1,57 2,68 41,3 14,8 20,0 39,6 0,01 1-2
Big- 70-80 1,57 2,69 41,4 14,5 19,6 39,8 0,01 1-2
Blg- 80-90 1,59 2,69 40,8 17,1 23,0 39,6 0,01 1-2
B2g 90-100 1,59 2,70 41,4 16,6 22,4 39,8 0,01 1-2

обусловленная этим их высокая водопроницаемость определили возможность и целесообразность применения дренажа для осушения почв этого региона на значительных массивах. Очевидно и то, что низкая водопроницаемость подпахотного горизонта в профиле луговых оструктуренных почв на глубине 20—40 см (табл. 12.1) не может служить препятствием для применения за­крытого дренажа, так как этот относительный водоупор может быть легко устранен чизелеванием, кротованием или мелиоративным рыхлением.

Вместе с тем их генетические особенности предопределяют необходи­мость дифференцированного проектирования дренажных мероприятий. Так, структурные почвы первой группы, безусловно, пригодны для применения закрытого дренажа. Экспериментально показано, что поступление воды в дрену в этом случае происходит из всех горизонтов профиля.

Во второй группе бесструктурных тяжелых почв, образованной преиму­щественно буро-подзолистыми почвами с водоупорными иллювиальными горизонтами, вода в дрену поступает из обводненного пахотного слоя только по корневым ходам и мелким трещинам (рис. 12.1). Последние во влажный период года способны закрываться при набухании массы почвенного глини­стого мелкозема. Поэтому обязательным условием эффективного действия закрытого материального дренажа в тяжелых слабоводопроницаемых почвах является применение траншейных фильтров, обеспечивающих гидрологиче­скую связь обводненных пахотных горизонтов с дренажными линиями. Но кроме того, здесь окажется необходимым применение более мелкого зало­жения дрен, устройство ложбин, шлюкеров, уменьшение междренных рас­стояний, выполнение мероприятий по ускорению поверхностного стока и др. Таким образом, особенности генезиса почв предопределяют конструк­цию осушительной системы, принципиальные направления инженерных решений при мелиорации почв.

Рис. 12.1. Застой вла­ги муссонных дождей в пахотном горизонте осушенных лугово­глеевых слабоводо­проницаемых глинис­тых почв на открытой осушительной систе­ме. Хабаровский край, с. Бабстово

Торфяные почвы Дальнего Востока неоднородны по причинам заболачи­вания, гранулометрическому составу подстилающих пород, ботаническому составу растений-торфообразователей. Поэтому они обладают весьма раз­личными особенностями как объекты мелиорации. Торфяные почвы с мощ­ностью торфа до 0,7 м отличаются относительно небольшой теплоемкостью, глубоким промерзанием (1,6—2,0 м) и быстрым оттаиванием. В таких по­чвах, как и в тяжелых минеральных, дрены располагаются в зоне промерза­ния на глубине 1,0—1,2 м.

Почвы с мощностью торфа более 0,7 м промерзают не глубже 1,0—1,2 м. На этой глубине или несколько глубже в непромерзающей зоне закладывают дрены. Этим обеспечивают интенсивное действие дренажа, работающего на сброс воды, в отличие от тяжелых почв, на протяжении всего года (в том числе и в зимний период). При выпадении интенсивных муссонных дождей на осушенных торфяных почвах возможно образование поверхностного сто­ка. Поэтому здесь должны предусматриваться мероприятия по ускорению его оттока (например, с помощью профилирования).

При мелиорации и освоении торфяных почв Дальнего Востока необходимо учитывать ряд обстоятельств, лимитирующих возможность их выполнения.

Во-первых, здесь часто встречаются торфяные почвы с высоким содер­жанием стволовой древесины хвойных пород (главным образом — листвен­ницы), устойчивых к разложению в анаэробной среде. При мелиоративном строительстве после осушения огромные массы такой древесины оказыва­ются на поверхности почвы. Ее удаление связано с затратами, делающими нередко неоправданными работы по мелиорации и освоению таких органо­генных почв (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Поверхность осушенного болотного массива, образован­ного торфяными почвами с высоким содержанием лиственничной древесины. Комсомольский район. Хабаровский край

Во-вторых, в поймах и на молодых надпойменных террасах рек торфя­ные горизонты почв подстилаются песчано-галечниковым и галечниковым аллювием. При интенсивном самотечном осушении такие почвы часто под­вергаются пожарам, после которых на дневную поверхность выходит грубый бесплодный каменистый аллювий. Рекультивация подобных пирогенных образований связана со значительными затратами и часто практически не­возможна. Поэтому торфяные почвы с близким залеганием галечникового аллювия следует исключать из осушения и последующего сельскохозяйствен­ного использования.

В-третьих, в речных долинах Дальнего Востока часто встречаются тор­фяные почвы с мощным живым очесом, под которым залегают низинные торфяные горизонты. Сельскохозяйственное освоение таких почв предус­матривает предварительное удаление очеса (например, на массиве Эльбан), что нередко превращается в сложную или нерешаемую проблему, поскольку она связана с необходимостью перемещения огромных масс неразложивше- гося сырого растительного материала.

Очевидно, все эти особенности торфяных почв Дальнего Востока долж­ны выясняться на стадии предварительного обследования и уточнения гра­ниц объектов осушения.

Наряду со специфическими особенностями осушения территория этого региона характеризуется и своеобразием ирригации почв. В частности, сле­дует подчеркнуть, что дождевание в условиях влажного климата оказывается целесообразным и экономически оправданным мероприятием при поливах растений по суточному дефициту влажности почв.

Преимущественно в южных районах Приморья и других регионах Даль­него Востока в благоприятных почвенных и климатических условиях тради­ционно развивается рисосеяние. Основные наиболее продуктивные рисовые оросительные системы расположены в бассейне оз. Ханко.

Рис адаптирован к природным условиям этой территории, поскольку хорошо выдерживает длительное затопление и успешно развивается на тя­желых оглеенных почвах. Высказывается предположение, что рисосеянйе возможно и в более высоких широтах — на юге Амурской области и Хаба­ровского края. В перспективных проектах общая площадь почв, пригодная для рисосеяния, оценивается в 350—400 тыс. га по всей территории Дальнего Востока, на которой возможно производить рис при урожайности 40ц/га [Неунылов, 1980]. Такие оптимистичные прогнозы основаны на многообра­зии сортов риса с продолжительностью вегетационного периода от 80 до 240 дней и высокой генетической пластичности этой культуры. Для возде­лывания риса используют луговые глеевые оподзоленные, луговые глеевые, лугово-болотные (торфянисто-глеевые, торфянисто-перегнойно-глеевые) почвы тяжелого гранулометрического состава. Поскольку обязательным ус­ловием подготовки почв к поливу является планировка поверхности, особое внимание обращают на исходную мощность гумусового горизонта и содер­жание гумуса. Эти параметры тщательно фиксируют в форме карт или кар­тограмм, для того чтобы в процессе производства планировочных работ не допускать опасных срезок гумусовых горизонтов. В настоящее время плани­ровки на рисовых чеках выполняют с высокой точностью (± 2 см) под кон­тролем лазерного луча [Тур, Ознобихин, 1973]. Рисовые чеки следует распо­лагать на минеральных почвах, так как осушенные торфяные горизонты при затоплении всплывают и покрывают водную поверхность чека органогенной крошкой, которая препятствует нормальному развитию растений.

Рис обладает высокой чувствительностью к срезам гумусового горизонта луговых оглеенных почв в результате планировочных работ. Его урожай­ность снижается на 30% при срезке 10 см гумусового горизонта; на 40% — при срезке 15 см (по отношению к контролю). Монокультура риса вызывает слитизацию почв [Корляков, 1985].

Предки культурного риса — болотные растения. Они хорошо приспо­соблены к существованию в анаэробной среде. Корни риса обладают аэренхи­мой — тканью, способной проводить кислород и локально создавать благо­приятные условия для их жизнедеятельности. Однако в условиях длительного затопления тяжелых луговых почв во время вегетации риса происходит ин­тенсификация оглеения, переход в подвижное состояние железа, марганца, алюминия, оказывающих токсическое действие на растения. Интенсивное оглеение отрицательно влияет на физиологические функции риса. Поэтому между циклами затопления необходимы мероприятия по аэрации почвенно­го профиля. Ранее построенные рисовые оросительные системы не предус­матривали таких мероприятий. В результате по прошествии непродолжи­тельного времени наблюдалось существенное снижение урожая риса (с 35—40 ц/га в первые 2—3 года до 12-15 ц/га на 6-й год после ввода в эксплу­атацию рисовой оросительной системы).

Эффективным способом аэрации горизонтов почвенного профиля, на­ходящихся в условиях длительного переувлажнения, на рисовых чеках явля­ется дренаж. Осушение орошаемых почв рисовых систем с помощью дрена­жа было начато в Японии и затем получило широкое распространение во многих странах мира. Дренаж оказывает положительное влияние на окисли­тельно-восстановительный режим почв и урожай [Нодзима, 1965; Масахико, 1976; идр.]. Дренаж орошаемого рисового поля в Японии — это обычно комбинированные осушительные системы, состоящие из сочетания матери­альных (керамических, пластмассовых и других дрен) и кротовых (земля­ных) дрен. Первые укладывают на глубину 1,0—1,2 м, а вторые — на 50— 60 см от поверхности почвы. Такой дренаж для осушения и вентиляции почв рисовых оросительных систем в последние десятилетия был внедрен в прак­тику и дал положительный результат в условиях Приморского края.

12.3.

<< | >>
Источник: Зайдельман Ф.Р.. Генезис и экологические основы мелиорации почв и ландшафтов: учебник. — М.: КДУ,2009. — 720 с.. 2009

Еще по теме ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЧВ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДРЕНАЖА:

  1. ОГЛАВЛЕНИЕ
  2. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЧВ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДРЕНАЖА
  3. ЛИТЕРАТУРА