охрана земель от переувлажнения в условиях краснодарского края

ОХРАНА ЗЕМЕЛЬ ОТ ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЯ В УСЛОВИЯХ
КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
А.Е. Хаджиди, П.П. Коломоец
ФГОУ ВПО КГАУ, г. Краснодар, Россия
В Краснодарском крае целенаправленно охраной переувлажненных земель стали
заниматься около 25 лет назад, но накопленного опыта оказалось недостаточно для его
эффективного использования в различных по природным условиям физикогеографических районах [1,2]. Следует отметить, что мелиорация переувлажненных
земель в крае носила в основном не региональный, а локальный характер. Осушение
переувлажненных земель проектировалось и осуществлялось на относительно небольших
площадях до 300 га, что имеет место на данном этапе. При этом, как правило, не
учитывается воздействие водоотвода на нижерасположенные или сопредельные
территории. Проблемы пропускной способности региональных водоприемников не
решались. Исключение составляли площади рисовых оросительных систем в дельте
Кубани, на которых дренажно-сбросная сеть является конструктивным элементом.
Проблему охраны переувлажненных земель следует рассматривать комплексно с
помощью создания концепции мелиорации земель для ликвидации переувлажнения
плодородных земель сельскохозяйственного назначения в зависимости от типа их
переувлажнения; выделения в Краснодарском крае природно-территориальных
комплексов по условиям и причинам, ведущим к переувлажнению сельскохозяйственных
земель.
Для охраны земель от переувлажнения в мире существуют различные способы
мелиораций. Рассмотрим приемы мелиорации переувлажненных земель для ликвидации
поверхностного, грунтового и смешанного типов переувлажнения в условиях
Краснодарского края.
Для ликвидации поверхностного переувлажнения земель на территории
Краснодарского края способы мелиорации можно объединить в две группы по
принципам их воздействия:
способ отведения влаги из пахотного горизонта по поверхности поля (с
переувлажняемой территории) с помощью «нулевой обработки почвы», которая
применяется на тяжелых почвах в Предгорной зоне Краснодарского края, где
плодородный слой толщиной до 0,4 м подстилается набухаемыми влагоудерживающими
грунтами. При этом переувлажнение почвы продолжается практически весь зимний
период;
способ отведения влаги из пахотного горизонта и аккумулирование избыточной
влаги в толще почв за счет искусственного повышения их влагоемкости путем создания
почвы кротодрен или щелей. Этот способ эффективен на легких и средних по
механическому составу почвах.
В понижениях рельефа местности может широко применяться простой способ –
отвод поверхностных вод мелкими канавами-бороздами, выходящими в балочную
систему, или дренами-собирателями. Простота и дешевизна такого метода делает его
наиболее приемлемым для площадей с понижениями не глубже 0,3…0,4 м. Это
мероприятие одноразовое, при вспашке борозды уничтожаются. Этот способ может
применяться во всех географических районах края.
На равнинных участках с мозаичным распределением поверхностного
переувлажнения применяется щелевание - нарезка щелей шириной 5…10 см и глубиной
0,3…0,4 м с выводом их в мелкие (0,6…0,8 м) дрены-собиратели.
Этот прием наиболее эффективен для ликвидации зимне-весеннего переувлажнения.
После обработки поверхности почвы (пахота, культивирование, чизелевание) щели
практически перестают действовать, то есть это мероприятие одноразовое, рассчитанное
на зимне-весенний период.
Более совершенным способом ликвидации поверхностного переувлажнения
понижений глубиной 0,4…1,0 м является создание искусственных ложбин глубиной
0,6…1,0 м и откосами 1:10 и более. Они не мешают проходам сельскохозяйственной
техники и рассчитаны на многолетний срок эксплуатации. Этот способ следует
применять в северо-западном физико-географическом районе.
На площадях рисовых оросительных систем необходимо осуществлять планировку
понижений как мероприятие по ликвидации поверхностного переувлажнения.
Планировка выравнивает площадь чеков, создает благоприятные условия равномерного
затопления чеков и сброс воды после вегетации риса.
В районах, где поверхностное переувлажнение сопряжено с ливневым характером
выпадения осадков (Туапсино-Сочинский, Предгорный районы), можно применять
мелиоративный прием – так называемую систему «Квали». Основным компонентом
такой системы является искусственно созданный микрорельеф типа «стиральной доски»
или «шифера» - с чередованием пологих повышений высотой 30…80 см и шириной
20…60 м и плоских ложбин между ними. Она позволяет быстро, в течение нескольких
часов, отводить обильный поверхностный сток с территории подтопления. Возможно
применение этого способа в других предгорных районах, например на переувлажняемых
площадях Абинского и Северского районов.
Кротование является одним из наиболее распространенных приемов ликвидации
поверхностного переувлажнения во многих регионах. Он применяется в основном в
средней и северной зонах России. Но в Краснодарском крае он пока не получил должного
распространения главным образом из-за отсутствия приспособленных к местным
условиям кротователей.
Для создания длительно действующих кротодрен необходимо обеспечивать их
устройство при влажности почвы 0,7…0,8 НВ в слое 0,4…0,5 м.
В отличие от кротования, для нарезки щелей не существует жесткого лимита
влажности почвы. Прием можно проводить в широком диапазоне влажности – от 0,3 до
0,9 НВ. Для проведения щелевания не требуются мощные тракторы.
Для ликвидации поверхностного переувлажнения рекомендуется
применять
глубокое рыхление почвы через 0,7 м. Но на почвах тяжелого механического состава,
уплотненных и склонных к набуханию этот метод неэффективен – после первых
продолжительных осадков взрыхленная почва быстро возвращается в исходное
уплотненное состояние.
Временное искусственное увеличение влагоемкости почв приводит к повышению
запасов влаги в почве и более длительному просыханию мелиорируемых таким способом
земель. В данном случае способ сохранения влаги в почве перед весеннем севом
противоречит агротехнике сельскохозяйственных культур.
Оценивая описанные выше мелиоративные приемы защиты по ликвидации
поверхностного переувлажнения земель, наиболее эффективными для условий
Краснодарского края следует признать следующие: борозды и щели в сочетании с
мелкими дренами-собирателями, ложбины с откосом 1:10, а также систему ложбин
(«Квали») и планировку поверхностей рисовых чеков. Менее эффективным следует
признать кротование, из-за более высокой стоимости мелиоративных работ.
Для ликвидации грунтового переувлажнения земель рекомендуется устраивать
систематический горизонтальный глубокий (2,2…3,5 м) преимущественно открытый
дренаж. Этот признанный во всем мире метод регулирования УГВ оказался эффективным
и в Краснодарском крае. Он широко применяется в степных, дельтовых и придельтовых
районах края.
Применение систематического глубокого горизонтального дренажа для защиты
земель от подтопления неэффективно в районах со слабофильтрующими почвогрунтами,
где Кф < 0.1 м/сут. В таких условиях расчетные междренные расстояния малы (40…60 м).
Высокая стоимость строительства при значительном снижении коэффициента
использования земель делает проблематичным применение указанного дренажа. В таких
условиях применяется комбинация глубокого систематического дренажа и мелкого
(0,6…1,2 м) открытого или закрытого дренажа.
В мировой практике и отдельных регионах России для предотвращения грунтового
переувлажнения широко применялся вертикальный дренаж – глубокие скважины,
оборудованные насосами и фильтрами. Водоотвод из скважин, снижающих напорное
питание грунтовых вод и их уровень, обычно осуществляется через открытые глубокие
горизонтальные дрены.
Гидрогеологические исследования степной и дельтовой территории Краснодарского
края показали, что в указанных регионах применение вертикального дренажа для защиты
от подтопления довольно ограничено. Главными условиями его применения являются
наличие на относительно небольшой глубине (10…40 м) грунтов с высокой
фильтрационной способностью (Кф > 10 м/сут.), где имеется свободная связь верхнего
горизонта грунтовых вод с водами фильтрующих грунтов. Указанные условия
встречаются в крае довольно редко, только на небольших участках в дельте Кубани.
На первом этапе охраны перувлажненных земель смешанного поверхностно-грунтового типа от подтопления может применяться глубокий открытый систематический
дренаж. Но его нельзя применять на почвогрунтах с низкой водопроницаемостью и
водоотдачей.
На втором этапе может применяться комбинация глубокого открытого
систематического дренажа и так называемого «оперативного» дренажа – обычно
закрытого трубчатого с дренирующей обсыпкой. Оперативный дренаж призван отводить
поверхностные и почвенные воды через систему кротодрен, на глубине 0,35…0,45 м
входящих в дренирующую обсыпку «оперативных» дрен. Такая комбинация дренажа
предполагает регулярное, через 2…3 года, восстановление кротодрен или, в крайнем
случае, замену крото-дрен на щели. Присутствие в комбинации кротодрен или щелей
является главным отличием данной системы от описанной выше комбинации по
ликвидации грунтового переувлажнения, защите сельскохозяйственных земель от
подтопления.
Недооценка почвенно-мелиоративных условий и свойств мелиорируемых почв часто
приводит к низкой эффективности мелиорации переувлажненных земель. Особенно
сложно обеспечить
защиту деградированных от длительного многолетнего
переувлажнения черноземных почв. Они подвержены слитогенезу. Такие почвы
приобретают неблагоприятные свойства, типичные для слитых почв – набухаемость при
переувлажнении (что резко снижает водопроницаемость и водоотдачу) и глубокую, до
1,2…1,5 м трещиноватость при иссушении. На поверхности почвы при иссушении
формируется специфический 4…5 см слой - так называемая мульча с порошистой или
чешуйчатой сыпучей структурой. При иссушении растрескивание создает колебания и
подвижки толщи почвы. При этом значительная часть мульчи проваливается в широкие
(3…8 см) трещины на глубину 1…1,5 м. В результате гумусовый горизонт таких почв
имеет большую мощность. На глубине 1,2…1,5 м содержание гумуса может быть
соизмеримым с его содержанием в поверхностном горизонте. Такая особенность слитых
почв нашла отражение в их названии в западных и международных почвенных
классификациях – вертисоли, то есть перевернутые почвы.
Слитогенез почв оказывает значительное влияние на эффективность применяемых
способов мелиорации по защите почв от переувлажнения. В частности, при наблюдаемом
обычно 2…3-кратном иссушении и растрескивании почв за вегетационный период
количество поступающего в глубокие горизонты мелиорируемой почвы поверхностного
глинистого материала (мульчи) достаточно для блокирования фильтрующей способности
дренирующей обсыпки оперативного дренажа. Через 3…4 года песчано-гравийная
обсыпка заиливается, дренажный сток через «оперативный» дренаж резко сокращается.
Набухаемость описываемых почв при увлажнении деформирует поровое
пространство, что резко сокращает их водопроницаемость – до 0,001…0,0001 м/сут.
Низкая водоотдача и водопроницаемость почв определяют небольшой дренажный сток,
поступающий в оперативные дрены. В такой ситуации кротодрены оказываются
малоэффективными.
Приведенное выше проясняет главные причины низкой эффективности и
недолговечности «оперативного» дренажа глубиной 0,6…1,2 м в почвах западин. Для
ликвидации переувлажнения почвенных понижений предпочтение следует отдавать
поверхностным методам водоотвода – искусственным ложбинам и открытым дренамсобирателям.
Технологии возделывания сельскохозяйственных культур в современных условиях
должны быть направлены на сохранение и восстановление агроландшафтов, охрану
водных артерий, приемников поверхностных и подземных вод.
Таким образом, можно сделать следующие выводы. Охрана земель Краснодарского
края от переувлажнения должна базироваться на региональной программе по
предупреждению и ликвидации подтопления и переувлажнения земель. В ее основе
должна содержаться концепция по охране деградированных земель со следующими
задачами:
разработка комплекса региональных, межрегиональных и локальных мероприятий
для обеспечения ресурсного потенциала сельскохозяйственного производства;
создание схемы управления охраной земель по предупреждению переувлажнения и
восстановления плодородия земель;
составление агроклиматических карт по районам Краснодарского края для
прогнозного
предупреждения
климатических
факторов
на
распространение
переувлажненных земель;
эколого-экономическая оценка земельно-охранных мероприятий по восстановлению
и вводу в севооборот плодородных сельскохозяйственных земель на территории края.
Библиографический список
1. Проблемы переувлажнения почв Кубани. Причины появления, распространения,
приуроченность и динамика площадей переувлажнения земель // Шевченко Г.В. и др.
Сб. научных трудов Северо-Кавказского зонального научно-исследовательского
института садоводства и виноградорства. Состояние и пути мелиорации черноземов
Кубани. Краснодар: АФ «Центральная», 2002.
2. Комплексный подход к мелиорации переувлажненных земель предгорной зоны
Кубани//Кузнецов Е.В. и др. Сб. научных трудов КГАУ. Актуальные проблемы
мелиорации на Северном Кавказе. Вып.407(435). Краснодар: КГАУ, 2004.