Почвенно-экологические факторы длительного использования мелиорированных земель Нечерноземной зоны

Гулюк, Георгий Григорьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Почвенно-экологические факторы длительного использования мелиорированных земель Нечерноземной зоны
ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Почвенно-экологические факторы длительного использования мелиорированных земель Нечерноземной зоны"

Гулюк Георгий Григорьевич

Почвенно-экологические факторы длительного использования мелиорированных земель Нечерноземной зоны

Специальность: 06.01.03 - «Агропочвоведение, агрофизика»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственного использования мелиорированных земель.

Научный консультант:

Лауреат Государственной премии России, академик РАСХН, доктор технических наук, профессор, Ковалев Николай Георгиевич

Официальные оппоненты:

Академик РАСХН, доктор сельскохозяйственный наук Кружилин Иван Пантелеймонович

Доктор биологических наук Зверева Татьяна Симоновна

Доктор сельскохозяйственных наук Булгаков Дмитрий Сергеевич

Ведущая организация - Новгород-Гипроводхоз

Защита состоится ил0 2005г. в 15-00 часов на заседании диссертационного

совета Д.006.001.01 вГНУордена Трудового красного Знамени Агрофизическом научно-исследовательском институте Россельхозакадемии по адресу: 195220, г. Санкт-Петербург Гражданский проспект д. 14

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Агрофизического научно-исследовательского института

Автореферат разослан

: / » Шу/ГфЯЬу.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по адресу: 195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский проспект д. 14

Ученый секретарь Диссертационного совета Доктор биологических наук

М.ВАрхипов

Введение

Актуальность проблемы. Нечерноземная зона Российской Федерации и Республики

' Беларусь относятся к регионам с пониженной биологической продуктивностью земель в

I связи с тем, что большая часть сельскохозяйственных угодий расположена в районах

¡неустойчивого и избыточного увлажнения.

Вопросами изучения почвенно-мелиоративных условий Нечерноземной зоны занимались А.Н.Костяков(1960.), А.Д.Брудастов(1955г.), Д.Г.Виленский(1955г.), В.И.Шраг(1954г.), Ф.Р.Зайдельман(1981г.),СФАверьянов(1957,1969г.),В.К.Панов(1974) и другие.

] К концу 1980г. площади мелиорированных сельскохозяйственных

угодий Нечерноземной зоны РФ составили 2894 тыс. га, в том числе осушенных - 2346 тыс. га, орошаемых ~ 548 тыс.га. Закрытым дренажем осушено 1413 тыс. га, или 60%. Мелиорируемые земли по России в целом составляют 6% общей площади сельскохозяйственных угодий, производство сельскохозяйственной продукции на этих землях - 9-10% всей продукции земледелия.

( В структуре земельного фонда Беларуси сельскохозяйственные

земли занимают 9257,7 тыс. га, из них пахотные - 6133,2 тыс. га, по состоянию на 1.01.2002г. площади осушенных земель составляли3416,0 тыс. га, или 16,4% всей территории республики. Однако, уже к

1990г. мелиоративное строительство значительно сократилось и

основными направлениями стали окультуривание, оптимизация главных показателей плодородия и сохранение продуктивности мелиорированных земель при надежной их эксплуатации (Гулюк,1998).

Следует заметить, что в последние годы эффективность эксплуатации мелиоративных систем снизилась, что привело к ухудшению состояния осушенных земель и снижению их продуктивности на 25-35% по сравнению с проектными показателями. Отметим, что еще не достаточно исследовано и экологически обосновано изменение эффективности дренажа в зависимости от срока его действия и условий эксплуатации. Также слабо проработан вопрос об изменении почвенных условий в зависимости от срока действия дренажа при применении агромелиорированных мероприятий.

Длительная эксплуатация мелиоративных систем приводит к их моральному и физическому старению и требует специальных агромелиоративных мероприятий по их реабилитации. Кроме того, возросшие экологические требования, ограничение на использование водных, земельных и энергетических ресурсов ставят проблему экологического обоснования эксплуатации мелиоративных систем длительного действия.

В этой связи исследования, направленные на прогноз последствий продолжительной работы мелиоративных систем, оценки изменения эффективности и разработки агромелиоративных мероприятий по их реанимации, являются актуальными и имеют существенную теоретическую и практическую значимость.

| Цель работы. Комплексное изучение динамики физических, агрохимических и

агрономических свойств дерново-подзолистых почв мелиорированных земель, исследование экологических, эксплуатационных и конструктивных факторов их рационального и эффективного длительного использования в сельскохозяйственном производстве, разработка агротехнических и технологических мероприятий получения качественной продукции , а также теоретическое обоснование современного проектирования эффективных

I осушительных систем.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих задач.

| 1.Выявить почвенные, экологические, конструктивные и эксплуатационные факторы,

обуславливающие длительность эффективного использования мелиорируемых земель.

! 2.Изучить закономерности изменения и формирования водно-воздушного режима почв

разных сроков осушения.

3 Изучить закономерности изменения вводно-физических свойств почв разных сроков осушения.

4.Изучить закономерности изменения агрохимических свойств почв разных сроков осушения на фоне агротехнологий различной интенсивности по применению минеральных удобрений.

5.Изучить закономерности трансформации органических веществ осушаемых почв.

6.Исследовать влияние агротехнических приемов механических обработок, внесения химических удобрений и мелиорантов, видов сельскохозяйственных культур и типов севооборотов, эксплуатационных уходов и технического состояния мелиоративных систем на почвенно-экологические факторы длительной их эксплуатации.

7.Разработать принципы и критерии оценки обеспечения эффективного длительно использования мелиорированных земель.

8.Разработаь технические и технологические решения, обеспечивающие оптимальные параметры мелиоративных режимов длительно осушаемых земель.

9 Провести агроэкологическую и экономическую оценки технологий и мероприятий, обеспечивающих длительную эксплуатацию мелиорированных земель.

Методология исследований. В качестве методологической основы использованы анализ и аналитическое обобщение оригинальных результатов собственных экспериментов и полевых наблюдений на опытных полях Московской, Тверской, Рязанской областей и Республики Беларусь с привлечением опубликованных материалов других исследований по подобным почвенно-климатическим зонам и мелиоративным системам. Разработанные расчетные методики положены в основу созданных новых агромелиорированных приемов улучшения и реанимации длительно эксплуатируемых мелиорированных земель. При проведении экспериментов и закладке полевых опытов применены стандартные методики, обеспечивающие достоверность научных результатов, обоснованность выводов и предложенных практических рекомендаций. Научная новизнаработы заключается в следующем.

- Установлены закономерности изменения физических, водно-физических и агрохимических свойств почв мелиорируемых земель Нечерноземной зоны .

Выявлены закономерности трансформации органических веществ минеральных и торфяных почв в мелиоративных системах.

Предложены методы расчета параметров дренажа при наличии почвенно-мелиорированных неоднородностей.

- Разработаны технологии агротехнических обработок мелиорированных земель, дифференцированных по конструктивным особенностям и заложению дренажных систем.

Определены оптимальные параметры мелиоративных режимов использования минеральных и торфяных почв, и обоснованны технологические приемы их оптимизации и перевода земель в категорию агроземов.

- Предложена методика эколого-экономической оценки эффективности мероприятий, обеспечивающих длительную эксплуатацию мелиорированных почв.

Основные положения, выносимы на защиту:

1. Почвенные и экологические факторы и критерии оценки, обоснования, выбора и расчета агромелиоративных мероприятий по эффективной эксплуатации и совершенствованию использования мелиорированных земель и осушительных систем длительного пользования в Нечерноземнойзоне.

2. Технические и агромелиоративные решения по обоснованию и поддержке экологической проектной продуктивности осушаемых земель и устойчивости работы мелиориативных систем.

3 Способы оптимизации основных показателей плодородия торфяных почв. Личный вклад автора. Диссертация написана на основе личных творческих разработок автора, технических и технологических решений, защищенных патентами на изобретения

РФ.Полевые исследования на мелиорированных землях Нечерноземной зоны РФ (Московская, Рязанская, Тверская области) и Республика Беларусь проведены совместно с сотрудниками научных учреждений регионов по методологии и программам, разработанных автором. Анализ, обобщение экспериментальных данных и выработка рекомендации производству выполнены автором.

Практическое значение иреализация исследований. Практическое значение гидродинамических методов расчета параметров дренажа при наличии локальных неоднородностей заключается в возможностях расчета фильтрации при мелиоративной обработке дерново-подзолистой оглеенной почвы дифференцированно по ширине междурядий и фильтрации к дренам в дренажных засыпках.

Основы оптимизации плодородных мелиорируемых почв используются для разработки методов расчета режима работы дренажа длительного действия при его реконструкции, а также для обоснования параметров технологий оптимизации эффективного плодородия мелиорированных земель.

Аналитические зависимости и программные средства необходимы для расчета гидродинамических режимов дренажа при проектировании.

Предложенные агромелиоративные мероприятия по реабилитации мелиоративных систем длительного действия, технические решения по их экологической устойчивости и способы оптимизации плодородия земель обеспечивают повышение эффективности работы дренажа на 15-20%, снижение затрат труда до 30-40%, увеличение урожайности сельскохозяйственных культур на 15-25% и получение экологически чистой продукции.

Все предложенные технические и технологические решения защищены И авторскими свидетельствами на изобретения РФ.

Технологии дифференцированных обработок дренированных земель, агромелиоративные мероприятия, технические и технологические решения по экологической надежности мелиорированных систем и оптимизации плодородия земель использованы проектными мелиоративными и строительными организациями Московской, Тверской, Рязанской и других областей центра Нечерноземной области России и Республики Беларусь.

Общая сумма лицензионных продаж разработок, защищенных патентами РФ, составляет 1,8 млн. рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили одобрение на конгрессе МКИД в Сеуле, на заседании НТС Минсельхоза РФ и НТС Минсельхоза Беларуси в 2002-2003, на международной конференции "Мониторинг состояния лесных и урбосистем " в 2002г., на научно-технических конференциях в Российском университете дружбы народов, в Московском государственном университете природоустройства, Московском государственном университете леса в 2001-2003 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 40 работ, в том числе монография "Агромелиоративные мероприятия при длительной эксплуатации дренажа и экологической реабилитации техногенно загрязненных земель гумидной зоны", пять брошюр, и 11 патентов на изобретения.

Структура и объемработы. Диссертация изложена на 323 стр. машинописного текста, включает 39 рисунков, 104 таблицы, список литературы из 337 наименований, в т.ч. 16 публикаций зарубежных авторов. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы.

2.Содержание работы

Во введении обоснованна актуальность проблемы , сформулированы цель и задачи исследования,изложены методологические основы, научная новизна и практическая значимость результатов.

Первая глава посвящена выявлению и исследованию проблем, возникающих в

агроэкологических системах при длительном использовании мелиорируемых земель.

В настоящее время основным объектом гидротехнической мелиорации являются минеральные почвы, различающиеся степенью гидроморфности, гранулометрическим составом, почвообразующими породами, а также типом водного питания (прежде всего это разновидности дерново-подзолистых глеевых почв). Многолетнее воздействие осушительных мелиорации на водно-воздушный режим переувлажненных дерново-подзолистых оглеенных почв определенным образом изменяет почвообразовательный процесс, морфологические признаки и уровень плодородия (Гулюк,2000).

Спектр влияния дренажа на изменение почвообразующих процессов многообразен. Так, установлено, что в зоне дренажа практически полностью исчезают характерные признаки гидроморфизма почв. Под влиянием дренажа наиболее сильно меняются водно-физические свойства суглинистых почв. Горизонтальный дренаж на тяжелых почвах улучшает структуру почвы.Кроме того, дренаж способствует улучшению вводно-физических свойств глинистой почвы. Плотность сложения, общая пористость и пористость аэрации наиболее тесно коррелируют со степенью осушения и характером гидроморфности. При этом значение плотности сложения и твердой фазы в пахотном горизонте уменьшаются по мере нарастания степени увлажнения. Уменьшение плотности аккумулятивных горизонтов суглинистых почв обуславливает увеличение их общей пористости: у суглинистых - от 46,2 до 47,8 песчаных -от 42,3 до 46,6% (Черныш, 1986). Исследования ИЛ.Зиберакис (1963) показали, что в течение шестилетнего периода на суглинистых почвах действие гончарного дренажа значительно повлияло на изменение физических свойств почвы. Так, пористость почвы в слое 20-60 см увеличилась на 3-8%, коэффициент фильтрации на 40-60%, а структурность на 25-42% по сравнению с контролем. Кроме того, с увеличением срока действия закрытого дренажа аэрация почвы увеличилась за этот срок на 40-50%.

Улучшению свойств тяжелых дренированных почв способствует проведение агромелиоративных мероприятий. Закрытый дренаж улучшает водопроницаемость почв при припахивании слоя 3-4 см или проведении кротования (Гордон, 1967). Г.А.Гесть (1999) показал, что агрофизические свойства дерново-подзолистых временно избыточно увлажняемых почв изменяются при различных способах обработки. Так, установлено, что глубокое рыхление способствует снижению плотности сложения почвы в слое 20-50 см на О,О5-О,О8г/см при увеличении порозности на 1,7-2,7%. В.С.Печенина (1980) показала, что глубокое рыхление тяжелых суглинистых почв, осушаемых закрытым дренажем, оказывает положительное воздействие на улучшение вводно-физических свойств почв и грунтов. После глубокого рыхления плотность почвы в слое 20-60 см уменьшилась на 10-15%, а порозность разрыхленной почвы в этом слое увеличилась на 14-18%. Коэффициент фильтрации почвогрунта под действием глубокого рыхления в слое 30-50 см увеличился в 7-12 раз. Через два года после глубокого рыхления водопроницаемость разрыхленного слоя на этой же глубине была в 2,5-4,0 раза выше, чем водопроницаемость на контроле. По данным СевНИИГиМ (Снигирева, Климко, 1975) рыхление с известкованием подпахотного слоя увеличили его водопроницаемость.

Анализ литературных данных показывает, что дренаж, особенно в сочетании с глубоким рыхлением, является действенным средством повышения плодородия дерново-подзолистых глеевых почв.

Наши исследования, проведенные на ряде объектов мелиорация Тверской области, также показали значительные изменения агрофизических свойств минеральных почв под действием дренажа и глубокого рыхления. Установлено, что при продолжительности действия дренажа 5-13 лет содержание агрегатов крупнее 0,25 мм в слое 0-60 см составило 74,8-77,9%, а при продолжительности 22-25 лет эти показатели уменьшились до 72,7%. Кроме того, при увеличении длительности дренажа отмечена тенденция уплотнения почвы, при этом плотность сложения увеличилась с 1,46 до 1,50 г/см, а твердость почвы - с 1,30 до 1,39 МПА. Пористость почвы также изменяется в пределах 41,9-44,6%, вследствие чего

впитывающая способность почвы при увеличении продолжительности действия дренажа с 513 до 22-25 лет снижается на 15-22%.

Под действием дренажа изменяются некоторые химические показатели, так на переувлажненных почвах, осушенных гончарным дренажем, за период с 1954 по 1966 год снизилась гидролитическая кислотность с 6,4 до 1,4 мг.экв/ЮОг, повысилась сумма обменных оснований, а степень насыщенности основаниями увеличилась с 36,6 до 79,3% (Богданович, 1969). Исследования, проведенные на суглинистых почвах Нечерноземной зоны РФ, показали, что глубокое рыхление играет положительную роль в накоплении почвой подвижных форм азота, фосфора и калия (Черненок, Стариков, 1980). Исследованими, выполненными на Витебской опытно-мелиоративной станции Сеннеского района, установлено, что под влиянием осушения и окультуривания наблюдается некоторое подкисление пахотного слоя почвы осушаемого участка , а содержание подвижных форм фосфора и калия превышает их количество в пахотном слое не дренированного участка. Валовые запасы азота, фосфора и калия под воздействием окультуривания и сельскохозяйственного использования на осушенных землях снизились в большей мере, чем на не дренированных почвах. Накопление гумуса более интенсивно наблюдается на землях, не подвергшихся мелиоративному воздействию, что сказалось на плотности пахотного слоя почвы (Леуто и др., 1996).

При интенсивном использовании аллювиальных луговых почв в овощеводстве в Подмосковье в течение 26 лет произошло ухудшение некоторых вводно-физических и агрохимических свойств почвы: предельная полевая влажность снизилась с 33,1 до 29,1%, количество гумуса уменьшилось с 4 до 3,15%, содержание обменного калия с 188 до 135мг/кг, подвижного фосфора возросло с 174 до 325мг/кг почвы. Интенсивное использование луговых почв в овощеводстве привело к снижению валовой продукции (Ванеян и др., 2003). Таким образом, анализ литературых и экспериментальных данных наших исследований свидетельствует о том, что длительное действие дренажа и глубокого рыхления определенным образом влияют на изменение структуры дерново-подзолистых тяжелых почв, ее физических и химических свойств.

Основным фактом, влияющим на почвообразовательный процесс при осушении болот, является норма или интенсивность осушения. Этот вопрос в достаточной степени был изучен рядом исследователей на мелиорированных объектах Мещерской области (Маслов, 1961;Исполинов, 1972;Панов, Томин, 1979;Томин, Чепурнов, 1963). По данным исследований Мещерской опытно-мелоиративной станции разные уровни грунтовых вод на болоте Кальское по-разному влияют на изменение вводно-физических свойств. Так, при уровне грунтовых вод в среднем за вегетацию 207 см (глубокое осушение) объемная масса за 6 лет в слое 0-20 см увеличилась от 0,3 до 0,36 г/см, или на 20%, тогда как на участке с уровнем грунтовых вод 125 см объемная масса осталась практически без изменения. Полная влагоемкость за этот период наблюдений снизилась с 372 см до 327 см на участке с уровнем грунтовых вод (УГВ) 207 см, т.е. на 45% от массы, а на участке с УГВ 125 см - только на 17% с 281 до 264 (Головко, Зоткина, 973). Установлено, что за 5 лет исследований (19711975гг.) больше всего изменений вводно-физические свойства торфа на объекте "Никитское" претерпели на участке с нормой осушения в среднем за вегетацию 120-140см, меньше всего - на участке с нормой осушения 60-80 см от поверхности. Так, если на первом участке в пахотном горизонте плотность, скважность и полная влагоемкость изменились с 0,18 г/см, 88%-и 488,8% до 0,23 г/см, 83,5% и 441,0%, то на третьем участке эти показатели изменились значительно меньше: 0,19г/см,89,0% и 457,1% в начале и 0,21г/см, 86,5% и 422,0% в конце периода исследований. На мелиоративном объекте «Тики-П» Рязанской области за период с 1969 по 1973 год отмечалось изменение полной влагоемкости и скважности при различной интенсивности использования. Интенсивность использования торфяных почв влияет и на величину минерализации органического вещества торфа. В системе севооборота за счет минерализации органического вещества зольность ежегодно возрастает примерно на 0,05%.

При этом под пропашными культурами она увеличивается до 0,1%, под многолетними травами - значительно меньше. Зольность изменяется и в зависимости от срока окультуривания почв. Если на целинном участке зольность торфа составляет 8,1, то после пяти лет окультуривания она достигает 13,8% (Скорпанов, Белковский, Брезгунов, 1976).

Результаты многолетних исследований, проведенных в Белоруссии, свидетельствуют, что мелкозалежная торфяная почва стационара под влиянием мелиорации и сельскохозяйственного использования сравнительно быстро деградировала в почву, по параметрам близкую зональным минеральным разностям. Установлено, что в среднем по стационару мощность органогенного слоя (уже не торфа) уменьшилась на 45 см, или почти на 2/3 от исходной. Зольность этого слоя возросла в 7,6 раза, объемная масса - почти в 7 раз (Зайко, Вашкевич и др., 1987) Значительное уменьшение торфяного слоя отмечается на осушенных болотах Мещерского Полесья (Гулкк, Томин, Мажайский, 2003).

В процессе освоения торфяных почв повышается степень разложения торфа, увеличивается содержание гумуса и усвояемого азота. Установлено, что процесс нитрификации более интенсивно выражен под картофелем и составил в среднем за вегетацию в пахотном слое 39,4, а на участке с многолетними травами 35,0 мг/ЮОг (Томин, Чепурнов, 1978).

Кроме того, образование нитратного азота в торфяной почве изменяется в зависимости от срока использования. Так, через 5 лет использования в слое 0-50 см содержание его составило 52,2,а через 12 лет — уже 91,0 мг/ЮОг почвы. В среднем по стационару запасы органического вещества снизились за 38 лет (1961-1999) на 38,8%, составив в среднем за год 1,02%, или 8,3 т/га в год. Однако интенсивность всех изменений, происшедших с торфяной почвой стационара, была различной при разных вариантах ее использования. Если под многолетними травами зольность возросла за 38 лет в 4,5 раза, а объемная масса в 4 раза, то в пропашном севообороте соответственно в 7,1 и 8,3 раза по сравнению с исходными показателями.

Под влиянием комплексных мелиорации (осушения, освоение, окультуривание) торфяные почвы заметно изменяют физические, химические и биологические свойства. Эти изменения, главным образом, направлены в сторону уменьшения влагоемкости, общей скважности, увеличения плотности и аэрации. При этом происходит увеличение степени разложения торфа, зольности, подвижных форм фосфора и калия, а также образование нитратов, нитритов и аммония.

В связи с изложенным, важно дать оценку изменения торфяных почв и разработать критерии допустимых изменений, при которых органическое вещество сохрапяет структуру, характерную для торфяных почв. Нами рассмотрены допустимые изменения основных показателей. Оптимальными показателями для торфяной почвы являются следующие: степень разложения - от 20 до 50%, зольность - от 11,5 до 14,% и плотность - от 0,15 до 0,20г/см, соответственно значения 50%, 14,5% и 0,20г/см являются критическими. Торфяная почва при этом превращается в гумифицированную массу и эволюционирует в торфянисто-перегнойную.

Гидромелиоративные системы, мелиорированные агроландшафты в целом являются антропогенными включениями в экосистему и оказывают влияние не только на формирование потоков энергии, создание органического вещества (растением), регулирование водного режима, но и на накопление химических веществ, что часто приводит к нарушению устойчивости биоценоза, особенно в условиях техногенного загрязнения.

Экологическая ситуация Центра Нечерноземной зоны и всего Окского бассейна, на территории которого расположены полностью или частично Рязанская, Тульская, Ярославская, Нижегородская и другие смежные с ними области, чрезвычайно сложна вследствие загрязнения воды и почв нефтепродуктами, аммонийным азотом, тяжелыми металлами и другими загрязнителями. Однако самую большую опасность для живых организмов, в том числе человека, представляют тяжелые металлы (ТМ) и токсичные

элементы, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами (Говорина, Виноградова, 1991; Соколов, Терехов, 1994).

Сельскохозяйственное производство относится к одному из загрязнителей почвы, воды, растений. Ряд исследователей отмечают, что используемые в сельском хозяйстве минеральные и органические удобрения, химические мелиоранты содержат кадмий, кобальт, хром, свинец, никель, цинк, ртуть и другие химические элементы (Говорина, Виноградова, 1991; Ефимова, Носикова, 1998; Карпова,1988; Минеев, 1984). Установлено, что в практике сельскохозяйственного производства из-за несоблюдения технологии внесения минеральных удобрений и химмелиорантов теряется до 30-50% вносимой дозы (Земледелие и рациональное природопользование, 1998).

Нами дана характеристика основных источников загрязнения сельскохозяйственных угодийи мелиоративных систем как части биосферы.

Мелиорируемые агроландшафты подвержены техногенному загрязнению, которое может быть локального и регионального типа. Химический состав загрязнения определяется, с одной стороны, отраслевой принадлежностью источника локального типа загрязнения, с другой - рельефом, климатическими и другими природными условиями.

Все техногенные вещества (химические загрязнители) объедены в две группы: педохимически активные вещества, способные влиять на кислотно-щелочные условия в почвах (минеральные кислоты, щелочи, карбонаты, сероводород, метан); биохимически активные техногенные вещества, действующие непосредственно на живые организмы (тяжелые металлы, пестициды) (Орлов и др., 2002). Одним из важных процессов накопления тяжелых металлов в почве является образование комплексных органо-металлических соединений, которые отличаются малой подвижностью (Глазовская., 1988).

Установлено, что при проведении такого мероприятия, как регулирование водного режима загрязненных земель, вынос их сельскохозяйственными культурами уменьшается до ПДК. При разработке агромелиоративных мероприятий комплексного характера для почв различной степени загрязненности необходимо учитывать их способность к самоочищению, то есть процессы, способствующие выносу техногенных веществ за пределы мелиоративной системы, и устойчивость почвенного покрова к загрязнению. Разработана и опубликована карта интегральной устойчивости подзолистых, дерново-подзолистых, болотно-подзолистых, дерново-глеевых почв с учетом рельефа, увлажненности, запасов гумуса, сельскохозяйственной освоенности, теплообеспеченности и других показателей, которые оценены в баллах (Василевская, 1990). По сумме баллов выделены почвы, различающиеся по степени устойчивости к техногенному воздействию. Для подзолистых почв характерна малая интегральная устойчивость к антропогенному воздействию вследствие небольшого содержания гумуса и кислой реакции.

В качестве критерия экологического нормирования принят суммарный индекс загрязнения почвы тяжелыми металлами в мг/кг, определяемый по формуле Ю.Е.Саета. Градация почв по валовому содержанию элементов-загрязнителей рекомендуется для проведения диагностики степени загрязнения почв как отдельными элементами-загрязнителями, так и их совокупностью. На ее основе следует составлять картограммы загрязнения почв ТМ на локальном и региональном уровнях.

При разработке агромелиоративных мероприятий по снижению выноса тяжелых металлов растениями за пределы мелиоративной системы необходимо учитывать факторы, влияющие на подвижность химических элементов в почвенном профиле. Часть незакрепленных ионов тяжелых металлов мигрирует в нижние горизонты почвенного профиля или может быть вынесена за пределы почвенного профиля. В зависимости от разнообразия генезиса различных типов почв (карбонатный, глеевый, иллювиальный и т.д.) образуются природные барьеры задержания техногенного потока в почвенном профиле. Так, для подзолистых горизонтов характерно накопление меди, никеля, а для глеевых - хрома и ванадия, при этом они переходят в труднодоступные для растений соединения. Что касается незакрепленных

ионов тяжелых металлов, то они могут перемещаться в почвенном профиле и негативно влиять на биоту. Накопление подвижных, опасных для растений соединений тяжелых металлов, зависит также от водно-воздушного режима почв и ее кислотности.

Таким образом, при разработке эколого-агромелиоративных мероприятий по реабилитации загрязненных ТМ почв следует учитывать генезис (происхождение, образование и развитие почв), кислотность, насыщенность основаниями, дренированность (водно-воздушный режим), наличие и состав ТМ. При использовании техногенно загрязненных земель в сельскохозяйственном производстве необходимо с помощью агромелиоративных приемов (внесение органических удобрений и химмелиорантов, регулирование вводно-воздушного режима, кислотности) создать условия для образования малоподвижных органометаллических соединений, что позволит значительно сократить их вынос растениями. Зная тип и характер загрязнения мелиорируемых агроландшафтов Нечерноземья, нами разработаны гидромелиоративные и агромелиоративные мероприятия, направленные на создание устойчивых агроландшафтов с учетом почвенно-экологических требований.

Оценка режима работы дренажа на тяжелых почвах Нечерноземной зоны выполнена по результатам анализа теоретических разработок, экспериментальных исследований и практического их апробирования на ряде объектов мелиорации Нечерноземной зоны и республики Беларусь. Эффективность действия закрытого дренажа на тяжелых периодически переувлажняемых почвах изучалась рядом исследователей (Козловский, 1860; Дубах, 1924, Брудастов, 1955; Яковлев, 1954; 1963; Свиклис, 1959, Зубец, Мурашенко, 1962, Богданович, 1963; 1967; 1971; Шкинкис, 1962; Гулюк, 1999,2000).

Осушительное действие закрытого дренажа зависит от многих природных и конструктивных факторов: метеорологические условий, параметров дренажной системы, а также, прежде всего, от водопроницаемости почв и почвообразующих пород (Лопухин, 1974; Косьянов, Гулюк, 2003; Дубенок, Волковский, Крутилик, 1989). При осушении закрытым дренажем переувлажненных тяжелых почв в зависимости от вида заболачивания и особенностей почв расстояние между дренами рекомендуется назначать в пределах 15-40 м. Глубина заложения дрен в Российской федерации на тяжелых почвах принимается 1,0-1,2 м (Степанов, 1984; Колганов, 1998). При интенсивном питании напорными водами глубина может быть увеличена до 1,5-2,0 м.

В Я Черненок, В С.Печенина, Н В. Акимов (1981), А.Н. Кайгородов (1981) отмечают, что глубокий дренаж обеспечивает созревание почв весной на 10-15 дней раньше, чем на дренаже с глубиной до 1,0 м. На глинистых и тяжелосуглинистых почвах в Белоруссии рекомендуется глубина дрен 0,8-1,0 м. (Гейтман, Писарьков, 1955), а Кривоносов( 1966,1969) рекомендует для условий Ленинградской области уменьшить глубину закладки дрен до 0,7-0,8м в сочетании с агромелиоративными мероприятиями. Эффективность работы закрытого дренажа определяется не только его параметрами, но и конструктивными особенностями дренажных труб (Игнатенок, 1965). По данным материалов VII международного семинара МКИД следует, что в течении долгого времени в России закрытые дрены строили в основном из керамических труб. Начиная с 1975 года, стали использовать гофрированные поливинилхлоридные и полиэтиленовые трубы диаметром 50 и 63 мм. В качестве фильтрующих материалов применяют рулонные синтетические нетканые материалы. На средне- и слабопроницаемых почвах дрены дополнительно присыпают местным сыпучим фильтрующим материалом (песок, древесная щепа, шлак и др.), а затем проводят обратную засыпку траншей вынутым грунтом (Колганов, 1998). На сильно уплотненных тяжелых почвах (коэффициент фильтрации 0,1 м/сут) для ускорения отвода воды из пахотного слоя рекомендуется применять водопроницаемые засыпки дренажных систем (до поверхности земли или до пахотного слоя) из гравия, песка, щебня или дренаж дополнять агромелиоративными мероприятиями, которые способствуют поступлению избыточных вод в дрены (Писарьков, 1968; Кривоносов, 1969; Нестеренко, 1981; Маслов,1984)

По данным B.C. Печениной (1980) осушающие действие закрытых собирателей с засыпкой дрен грубопористыми материалами (щебень, гравий, керамзит) при глубине их заложения 0,8 м и расстояния 22,5 м аналогично дренажу с глубиной 1,4 м и расстояние 15 м. В условиях Белоруссии изучение эффективности действия дренажа с фильтрующей засыпкой при расстоянии между дренами 20 м показало, что по сравнению с обычной засыпкой слой дренажного стока повышается в среднем в 4 раза. При этом коэффициент фильтрации гравийно-песчаной засыпки на глубине 0,25 м составил 12,9 м/сут, а пахотного слоя и вынутого грунта - соответственно 3,63 и 0,69 м/сут. Вне зоны дренажной засыпки этот показатель составил 0,09-0,69 м/сут (Лопухин, 1974). В этой связи необходима разработка методики расчета закрытого собирателя и дренажей с учетом проницаемости траншейной засыпки и осушаемого грунта. Методика должна базироваться на гидродинамическом методе расчета с учетом локальных неоднородностей.

Большинство ученых считают, что дренаж на почвах с тяжелым гранулометрическим составом подпахотных слоев, должен сочетаться с агромелиоративными мероприятиями, повышающими аккумулирующую способность почвенного профиля, ускоряющими 1 поверхностный сток (Климко, 1959,1981, Губаров, Кривоносое, 1964, Тютюнник, 1967;

Писарьков, 1968; Брусиловский, Евчик, 1978; Черненок, 1981; Новикив, 1983; Зайдельман, I 1991; Касьянов, 1993; Колганов, Донской, Карсанов, 1998 и др.). В современных условиях

глубокое рыхление дренированных тяжелых почв является наиболее эффективным приемом, позволяющим регулировать их водно-воздушный режим. По данным Б.С. Маслова (1981) объем дренажного стока после рыхления возрастает на 18-30% при одновременном снижении поверхностного стока. При этом влажность почвы на объектах рыхления в дождливые периоды снижается на 3-6%, а в засушливые повышается на 4-12% за счет дополнительной водовместимости. По данным Ш.И. Брусиловского (1978) в первый год после проведения рыхления объем дренажного стока увеличивается на 62,5-72% при уменьшении поверхностного стока. Х.Н. Старикова и др. (1980) также отмечают, что дренажный сток после проведения глубокого рыхления возрастает в 1,3-2,5 раза. Для усиления эффекта рыхления в подпахотные слои целесообразно вносить вещества, способствующие закреплению разрыхленной структуры на продолжительное время. Как отмечает Б.С. Маслов (1981) применение глубокого рыхления в сочетании с известкованием и внесением органических удобрений существенно ускоряет окультуривание почв. На землях АО «Раменское» на дерново-подзолистых суглинистых почвах глубокое рыхление обеспечило увеличение проницаемости почв от 0,12-0,16 до 0,52-0,75 м/сут.

Из изложенного следует, что эффективность осушения тяжелых почв достигается не только дренажем, но и провидением агромелиоративных мероприятий (глубокое рыхление, внесение органических удобрений). Эффективность действия закрытого дренажа определяется правильно выбранными расчетными параметрами при его проектировании (глубина закладки, расстояние между дренами и т.д.), обеспечивающими необходимую степень или норму осушения. Вопросами теории действия дренажа, его инженерными расчетами на тяжелых минеральных землях занимались многие ученые мелиораторы -Костяков, Аверьянов, 1964;Пискарьков, 1969; Ивицкий, 1973; Дубенок, Волковский, Розова, 1989; Teipel, 1958, Kutera, 1956; Шкинкис, 1963 и другие. Ими было обоснованно как влияние почвенных, так и антропогенных (инженерных) факторов.

Успех эффективной работы дренажа обеспечен эксплуатационными наблюдениями, мероприятиями по его ремонту и профилактике, что должно осуществляться на основе постоянного надзора, контроля и ухода как за дренажной сетью и сооружениями, так и наблюдений за водно-воздушным режимом (Инструкция ... .1972).

В работах многих ученых отмечалось, что при нормальных условиях эксплуатации срок службы закрытого дренажа составляет от 50 до 100 лет. Нарушение работы закрытого дренажа происходит в результате разрушения и заиления дрен при длительном использовании (Алеканд, 1966, Алексеевский и др., 1988; Яковлев и др., 1963; Дубенок,

Волковский, Светличная, 1988). Различают следующие виды заиления дренажа: механическое - проникновение частиц грунта в гончарные трубки и их осаждение; биологическое - образование корневых пробок и химико-бактериальное - осаждение железистых соединений.

Исследования в Германии показали, что заиление дренажа в основном происходит в первый год эксплуатации, а через 14 лет слой наилка составил 15-20 мм. (Shaffer и др., 1983). Обследование старых дренажей (1931-1933гг.) в разных районах Белоруссии выявило, что выход из строя гончарного дренажа происходит от закупорки трубок дренажа илистыми отложениями, заполнения устьев полости осаждениями солей железа и другими причинами. При этом отмечается, что в заилении участвуют все фракции грунта. Срок службы дренажа ко времени обследования составлял от 6 до 25 лет (Сайкович, 1955). В.Е. Алексеевский и др. (1988) показали, что керамический дренаж наиболее интенсивно заиляется в течении первых 3 лет (до 70%) и постепенно снижается до 10% на 9-10 год.

По данным Kuntze H. (1952) в Голландии и Германии гончарные трубы заилялись за очень короткое время, а в Австрии имеется объект ранее осушенных почв, где дрены и коллекторы были полностью закомальтированы от истоков до устьев. В Швеции железистые соединения, содержащиеся в дренажных водах, за несколько лет выводят дренаж из строя (Hallgren, 1966).

Некоторые исследователи рекомендуют проводить переустройство дренажных систем через 10-15 лет, а капитальный ремонт через 15 лет, при общем сроке службы дренажа 60 лет (Погодаева, 1971). Выбор наиболее эффективного способа очистки дренажа от заиления зависит от эксплуатационных наблюдений. Существующие методы надзора и контроля за его работой предусматривают выборочный контроль за составляющими водного баланса, интенсивностью роста и развития растений путем только глазомерной оценки (Даншев, Санников, 1964). Поэтому задача совершенствования и упрощения методов контроля за работоспособностью дренажей сети актуальна (Касьянов, Гулюк ,2003).

Что касается контроля эффективности действия закрытого дренажа, то он производится согласно "Руководства по контролю за мелиоративным состоянием осушаемых земель ", и других нормативных документов, по которым наблюдения за мелиоративным режимом выполняла эксплуатационная служба. В Нечерноземной зоне до 90х годов прошлого века она была представлена гидрогеологомелиоративными партиями, которые к настоящему времени ликвидированы, что осложнило систематические наблюдения за работой дренажа,поэтому необходима разработка таких методов контроля за эффективностью действия дренажа, которые будут менее затратны и могли бы выполняться работниками хозяйства (агроном, мелиоратор).

Снижение интенсивности дренирования на всем объекте осушения, обусловленное заилением, заохриванием дрен, дренажных фильтров, траншейной засыпки фиксируют на наблюдательных пунктах.

Специфика осушения тяжелых минеральных почв и их эксплуатация в разной степени оказывает влияние и на продуктивность. Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур на мелиорируемых почвах возможно только при создании оптимального водно-воздушного и пищевого режимов. При этом большое значение имеет первичное окультуривание (внесение извести, удобрений)_(Гулюк, 1999).

В условиях Центрального района Нечерноземной зоны РФ более половины осушаемых земель используются под кормовые культуры. На тяжелых минеральных осушенных дренажем почвах высокие урожаи также дают зерновые, картофель и кормовые корнеплоды.

В условиях Московской и Владимирской областей установлено, что урожай зерновых культур и многолетних трав зависит от параметров дренажа: с уменьшением расстояния между дренами при увеличении глубины их закладки урожаи повышаются. Глубокое рыхление на фоне дренажа с расстояниями 22 и 30 м позволило повысить урожай зерновых по сравнению с контролем (дренаж без рыхления) на 10-20% (Печенина, 1980; Черненок,

Печенина, 1984). В условиях Яхромской поймы на минеральных почвах, осушенных гончарным дренажем в сочетании с применением грядования и нарезке щелей в основании дрены, в среднем за три года получен урожай столовой свеклы 47,3 т/га, а при сплошном рыхлении с внесением извести - 52,3 т/га, что значительно выше контроля (Мафута,1998 ;Абрегов, 1999). В условиях Смоленской области на дренированных землях прибавка зеленой массы горохово-овсяной смеси от почвоуглубления составила 2,68 т/га, от глубокого рыхления 6,63 т/га и кротования 4,33 т/г (Стариков, Ковалев, Ковалева, 1980). Применение агромелиоративных мероприятий в совхозе «Ручьи» Ленинградской области позволило получить высокие урожаи овощных культур: овощей 30,8-35,2 т/га; однолетних трав на сенаж 15,6-17,5 т/га; многолетних трав на сено 4,2-5,4 т/га; силосных 17,0-19,2 т/га; корнеплодов 30,0-42,1 т/га (Воробьев, 1981).

Таким образом, анализ литературных данных показывает, что продуктивность сельскохозяйственных культур на тяжелых минеральных почвах, осушенных закрытым дренажем, существенно повышается при проведении агромелиоративных мероприятий в различных вариациях.

1 Во второй главе приводится почвенно-климатическое описание регионов, опытных полей

и характеристик мелиоративных систем, излагаются методики постановки полевых и лабораторных экспериментов. | Объектами экспериментальных исследований являлись мелиорируемые земли

; сельскохозяйственного назначения в Центральном районе Нечерноземной зоны РФ

(Московская, Тверская, Рязанская области) и в Республике Беларусь (Поозерье, Полесье). Изучались процессы изменения физических, водно-физических и химических свойств почв, формирование водного режима на длительно используемых мелиорируемых землях при различной проницаемости фильтров и траншейной засыпки с учетом локальных неоднородностей грунта на междренье, в том числе с учетом глубокого рыхления, оптимизации показателей плодородия длительно используемых торфяных почв.

На осушенных пойменных землях Московской области выполнены обследования и дана оценка эффективности действия гончарного систематического дренажа и технологии глубокого мелиоративного рыхления в зависимости от продолжительности и условий эксплуатации мелиорируемых земель, испытана новая конструкция участка экологического контроля (патент РФ № 2199625) и дифференцированные по ширине междреньев технологии | мелиоративной обработки дренированных земель (патенты РФ № 2199198 и № 2194386).

Обследованы дренажные системы в Раменском расширении Москворецкой поймы и в I Яхромской пойме. Под опыты были выделены три участка площадью порядка 100 га,

каждый со сходными почвенно-мелиоративными условиями и сроками эксплуатации дренажа. К периоду постановки исследований - 9-10, 14-15 и 25-27 лет. Осушение производилось гончарным дренажемПочва - дерново-глеевая тяжелая суглинистая;

I коэффициент фильтрации составлял 0,2 м/сут.; расчетное расстояние между дренами на

массиве осушения - 10 м.,глубина заложения дренажа 1,1 м. На торфянисто глеевых почвах расстояние между дренами - 20 м, глубина заложения 1,1 м. Яхромская пойма - участок осушения на торфянисто-глеевой почве,расчетное расстояние между дренами составляло 20м, глубина заложения дренажа 1,1м.

Эксперимент по исследованию мелиоративных обработок дифференцированно по междренью проводился в 1992-1994гг. на мелиорированных землях АО «Раменское» . Почва участка дерново-подзолистая, глеевая тяжелосуглинистая, дренаж заложен на глубине 1,0 м с междренным расстоянием 30 м.

Повторность опыта четырехкратная. Размещение повторностей ярусное, в повторностях размещение делянок рендомизированное (Доспехов, 1965). Площадь учетной делянки 150 м2.

Схема опыта: вспашка на глубину 0,25 см (контроль); сплошное мелиоративное рыхление на глубину 0,8 м; сплошное щелевание на глубину 0,8 м; рыхление средней части междрений

шириной 0,5 м от междренного расстояния, рыхление средней части междрений шириной 0,7 м от междренного расстояния, щелевание средней части междрений шириной 0,5 м от междренного расстояния, щелевание средней части междрений шириной 0,7 м от междренного расстояния

В фазу спада половодья и паводка фиксировали скорость фильтрации на поверхности почвы Измеряли модуль дренажного стока и концентрацию нитратов в дренажной воде, уровень грунтовых вод и влажность активного слоя почвы

Испытание способа установления места засорения дрены (по заявке на изобретение № 2001128719) выполнено на осушенных землях АО «Рогачевский»

В Тверской области проведены экспериментальные исследования по экологической оценке влияния срока действия гончарного дренажа и глубокого рыхления на гидрологические свойства и продуктивность дерново-подзолистых оглеенных почв Экспериментальные исследования проводились в 1995-1998 гт на трех объектах, которые характеризуются примерно одинаковыми рельефом и почвенно-климатическими условиями, различаются особенностями плодородия почв Полевой опыт был заложен в четырехкратной повторности Почвы опытных участков представлены дерново-подзолистыми оглеенными тяжелыми суглинками На первом участке гончарный дренаж действует с 1989 г, на втором -с 1985 г и на третьем с 1973 г со сроками действия 5-8 лет, 10-13 и 22-25 лет соответственно Наблюдения за уровнем грунтовых вод проводились по створам наблюдательных колодцев во всех вариантах опыта в период снеготаяния, в предпосевной и посевной периоды и осенью с интервалом 1-2 дня, в остальные периоды вегетации один раз в 5-10 дней Дренажный сток замеряли объемным способом в это же время Урожай сельскохозяйствнных культур учитывался на вариантах опытов по-деляночно также в четырехкратной повторности Площадь учетной делянки составляла 100 м Погодные условия по годам исследования заметно отличались как по осадкам, так и по температурному режиму

В Рязанской области проведена экспериментальная работа по экологической оценке длительного использования торфяных и дерново-подзолистых почв, разработаны научно-методические мероприятия по повышению их плодородия путем оптимизации основных показателей плодородия, экспериментальные работы закладывались на осушенном болоте «Тинки-П», которое является характерным представителем агроландшафта Мещерской низменности Почвы болотные чаще торфянисто- и торфянооглеенны, мощность торфяного горизонта их колеблется от 0,5 до 2 м и более со слабо- и среднеразложившимся торфом Грунтовые воды залегают на болотах от поверхности 0,7-1,0 м, на незаболоченных участках до 10 и более метров Мощность водопоглощенной толщи колеблется от 5-10 до 30,40 м и более Водовмещающими породами являются мелко- и среднезернистые пески, в нижней части с гравием и галькой Грунтовые воды характеризуются слабой минерализацией (100300 мг/л) По химическому составу они относятся преимущественно к гидрокарбонатно-сульфатно-щелочным

В 2003-2004 гг на объекте «Тинки-П» были заложены и проведены полевые исследования по изучению оптимизации торфяных почв на их экологическую сохранность и продуктивность Водное питание объекта атмосферно-грунтовое Почвы опытного участка торфяные среднемощные (мощность торфа 1,0 - 1,2 м), степень разложения 35-45% Объект осушается закрытым пластмассовым дренажем с открытой сетью каналов и используется в сельскохозяйственном производстве с 1963г Оптимизацию торфяных почв низинного типа проводили путем внесения песка в дозах 800 и 1200 т/га в расчете на абсолютно сухой вес Основная обработка торфяной и оптимизированной песком почв заключалась в дисковании тяжелой дисковой бороной БДТ - 2,5 в два следа на глубину 20 см При этом происходило смешение песка и торфа Испытуемыми культурами служили картофель (сорт «Невский») и овес (сорт «Горизонт») Учетная площадь делянок 25кв м, повторность четырехкратная Минеральные удобрения вносились под предпосевное дискование В течение всего

вегетационного периода (май-сентябрь) проводились наблюдения за уровнем грунтовых вод, влажностью торфяной почвы, водно-физическими и химическими свойствами оптимизированной почвы, ростом и развитием растений и продуктивностью.

Экспериментальная работа по изучению изменения физико-химических свойств торфяных почв при длительных мелиорациях и их рационального использования в практике сельскохозяйственного производства проводилась в условиях полевых опытов на Полесской станции мелиоративного земледелия и луговодства (Брестская область). Почва опытного стационара - среднемощная торфяная, подстилаемая разнозернистыми песками. Мощность торфяного слоя 1,0-1,5 м, зольность до 14%, степень разложения 35-40%, по ботаническому составу торф тростниковый и осоково-тростниковый.Стационар состоит из трех площадок с регулируемым уровнем грунтовых вод (УГВ). В течение вегетационного периода планировалось поддерживать постоянно три градации УГВ: 40-50, 70-80, 100 см и ниже от поверхности. На каждый вариант водного режима накладывались четыре фона минерального питания: Минеральные удобрения вносили ежегодно. Фосфорные - весной в один прием, калийные и азотные - дробно (под очередной укос). О степени минерализации органического вещества судили по изменению азотного режима - наличию легкоусвояемых азотных соединений (нитратный и аммонийный азот), учету газообразных потерь азота и выносу его почвенно-грунтовыми водами и урожаем.

Экспериментальные исследования в Республики Беларусь были выполнены, главным образом в северной зоне (в Поозерье), на мелиоративных объектах Витебской, Минской и Могилевской областей. Опытные работы для выявления наиболее эффективных приемов мелиорации дерново-подзолистых тяжелых почв проведены на торфяно-болотных почвах. Мелиоративные участки осушены открытой сетью каналов и систематическим гончарным дренажем. Первая очередь опытно-производственного участка построена в 1968 году, вторая - в 1978 году. Уровень грунтовых вод в среднем за вегетацию находился на глубине 1,3-1,5 м. Почвы участка средне- и тяжелосуглинистые, подстилаемые 20-40 см глиной. По данным агрохимических обследований кислотности, содержание гумуса являются низкими и сдерживают получение высоких урожаев. В вегетационный период исследуемых лет за исключением 1998 и 1999 гг. характеризовался осадками, которые мало отличались от среднемноголетних значений.В Витебской области были проведены экспериментальные работы, включающие пять вариантов опытов: контроль , мелкий открытый канал , комбинированный водоприемник поверхностного стока (КВПС), дренаж + КВПС и систематический дренаж.

Полевые исследования проводились в соответствии с общепринятыми методическими указаниями (Доспехов, 1961; Перегудов, 1968 ; Методические рекомендации, 1981 и д.р.). Обработку экспериментальных данных проводили с использованием методов математической статистики (Доспехов, 1965).

Третья глава содержит результаты полевых и лабораторных исследований по изучению изменения свойств почв при длительной эксплуатации мелиоративных систем.

На мелиорируемых дерново-подзолистых почвах эффективность работы закрытой сети в значительной степени определяется физическими свойствами почв. Наиболее важной физической характеристикой, определяющей сложение и строение почв, является гранулометрический и микроагрегатный составы.Данные наших экспериментальных исследований (Гулюк, 2004) показывают, что длительное использование дерново-подзолистых оглеенных почв после их дренирования не оказывает заметного влияния на их гранулометрический состав. Так, на опытном участке, где продолжительность действия дренажа после ввода в эксплуатацию составляла 5-8 лет, почвы по гранулометрическому составу оставались с таким же распределение механических элементов, как и до их осушения. Однако, прослеживается тенденция незначительного снижения содержания илистой фракции в верхнем слое почвы (0-20 см) и ее перемещение в подпахотные слои (4060 см) Такая же картина наблюдалась на опытных участках, где срок действия дренажа

соответственно составлял 10-13 и 22-25 лет. В то же время при изучении морфологии почв на дренированных участках было отмечено затушевывание и ослабление признаков гидроморфизма. Данные по микроагрегатному составу дерново-подзолистых оглеенных почв свидетельствуют о том, что в почвенном профиле резко снижается содержание илистых и мелкопылеватых фракций, но увеличивается содержание более крупных частиц. Наибольшее содержание (более 60%) принадлежит крупнопылеватой фракции. Содержание средней пыли возросло в 1,8-2,0 раза. Увеличилось также количество песчаных фракций. С глубиной почвенного профиля несколько возрастает содержание илистых, мелко- и среднепылеватых частиц, но при этом снижается содержание более крупных фракций. Анализ данных показал некоторое ухудшение микроагрегатного состава при увеличении срока действия дренажа с 513 лет до 22-25 лет. Так, в среднем в слое 0- 60 см фактор дисперсности 14,9 - 15%, а в слое 0-20 см - 13,1-13,7%. Проведение глубокого рыхления способствовало снижению фактора дисперсности в верхнем слое почвы (0-20 см) с 13,9 до 13 и с 14,1 до 13,2%. В слое 0-60 см снижение фактора дисперсности при глубоком рыхлении почвы составили 1,6%. Это свидетельствует о тенденции улучшения микроагрегатного состава осушенных почв в вариантах с глубоким рыхлением независимо от срока действия. Структурность почвы является одним из важнейших показателей, определяющих ее физические и водно-физические свойства. Согласно полученным нами данным, структурно-агрегатный состав почв изменялся в зависимости от продолжительности действия дренажной сети, гидравлической проводимости дренажных гончарных труб и глубокого рыхления.В первый год после проведения рыхления содержание агрегатов размером более 0,25 мм в пахотном слое (0-20 см) увеличилось по сравнению с вариантом (обычная вспашка без рыхления) с 75,4-81,5% до 81,3-85,7%, а в слое почвы 0- 60 см - с 72,7-77,7% до 78,3-82,2%.На четвертый год после проведения глубокого рыхления содержание агрономически ценных агрегатов (более 0,25 мм) в пахотном слое 0-20 см уменьшилось незначительно. В слое 0-60 см и на четвертый год последействия содержание макроагрегатов оставалось выше контроля на 2,73,4%. На участках, где продолжительность работы дренажа составляла 5-13 лет, структурный состав дерново-подзолистых оглеенных почв не ухудшался и оставался практически одинаковым, а содержание макроагрегатов было выше, чем при сроке действия дренажа 22-25 лет. Содержание агрегатов размером более 0,25 мм на этих двух участках превышало в среднем на 5,2% их содержание в слое почвы 0-20 см и на 4,3% - в слое 0-60 см. Водопрочность почвенных агрегатов при проведении глубокого рыхления в разрыхленном слое также заметно повысилась. С нашей точки зрения это связано с более благоприятным водно-воздушным режимом, при котором закисное железо переходит в оксидные формы, способствующие агрегации почвенных частиц.На четвертый год последствия эти показатели снизились, но водопрочных агрегатов оставалось больше, чем на фоне обычной вспашки на 3,4-5,1 % и 2,3-4,2% соответственно в слоях 0-20 и 0-60 см. Также отмечалось некоторое снижение (на 2-5 %) содержания водопрочных агрегатов при увеличении срока действия дренажа с 10-13 до 22-25 лет. В среднем по всем участкам в слое 0-60 см содержание водопрочных агрегатов размером более 0,25 мм составляло 52,0-52,7%. Наибольшее их содержание - при сроке действия дренажа порядка 13 лет, при увеличении продолжительности срока действия дренажа до 22-25 лет отмечается ухудшение структурно-агрегатного состава почв из-за снижения работоспособности дренажа.

Плотность сложения, пористость, твердость почвы постоянно изменяются как под действием природных факторов, так и под влиянием агротехнических мероприятий и мелиоративных условий (Тютюнник, 1977).Существующие агротехнические приемы при возделывании сельскохозяйственных культур не позволяют уменьшить величину плотности почв. Специальные агромелиоративные приемы на дренированных землях практически не применяются. Одним из агромелиоративных приемов, способствующих уменьшению плотности, является глубокое рыхление. Плотность твердой фазы почвы при этом практически не изменяется. Как показали наши исследования, ее показатели для слоя почвы

и0-60 см изменились в узких пределах (2,61-2,63 г/см ), влияние глубокого рыхления, а также продолжительности действия дренажа не проявилось. Данные исследований по изменению плотности почв при глубоком рыхлении и в зависимости от продолжительности действия дренажа и его работоспособности показывают, что плотность почвы по годам | исследований изменяется по вариантам опытов в значительных пределах. Существенное

I влияние на плотность оказывало глубокое рыхление дренированных почв. Так, в вариантах,

где рыхление не проводилось, плотность сложения слоя почвы 0-60 см на опытных участках

варьировала в пределах 1,44-1,50 г/см , а на фоне глубокого рыхления эти показатели снизи-

з з

лись до 1,26-1,31 г/см в первый год воздействия, возрастая до 1,35-1,45 г/см на четвертый год после рыхления. Примечательно, что введение в эксплуатацию закрытого дренажа способствовало уменьшению плотности сложения почвы по сравнению с исходными данными (до осушения) на всех опытных участках. Так, в слое почвы 0-60 см до осушения

плотность составила 1,51-1,52 г/см , а после осушения и эксплуатации дренажных систем от

10 до 25 лет она уменьшилась до 1,45-1,48 г/см , или на 3,3%. Полученные данные не позволяют отметить влияние продолжительности действия дренажа и его работоспособности на изменение плотности почвы, В целом дренаж способствует некоторому разрыхлению почвы (на 3-4%), а проведение глубокого мелиоративного рыхления дренированных почв позволяет существенно разуплотнять верхний слой почвы мощностью 60 см на 12-16%.

Наиболее высокие значения общей пористости почвы отмечались на дренированных землях, где проводилось глубокое рыхление. В среднем в слое почвы 0-60 см общая пористость в вариантах с глубоким рыхлением составляла 50,4-51,6% в первый год исследований, снижаясь до 44,6-48,9 % на четвертый год. На фоне обычной вспашки колебания по годам исследований на опытных участках были невелики (42,8-44,9%). Таким образом, глубокое рыхление на тяжелых минеральных дренированных землях повышает общую пористость в слое 0-60 см по сравнению с обычной вспашкой в среднем по участкам на 9,1% и 6,6%, соответственно в первый и на четвертый годы его действия. В зависимости от продолжительности работы дренажа (от 5 до 25 лет) изменения показателей общей пористости были несущественны.

Проведение глубокого рыхления на тяжелых дренированных почвах снижает твердость почвы в первый год действия в среднем на 27,9%. В последующие годы происходит уплотнение почвы, но твердость и на четвертый год последействия остается ниже, чем при обычной обработке, в среднем на 5,3%. В вариантах, где не проводилось глубокого рыхления, твердость почвы в среднем с глубин 20 и 40 см составляла 1,25-1,40 МПа, а на фоне глубокого рыхления она уменьшилась до 0,90-1,01 МПа в первый год и увеличилась на четвертый год последействия до 1,18-1,33 МПа. Анализ данных по твердости почвы в зависимости от срока действия дренажа свидетельствует о том, что при продолжительности его работы 5-13 лет твердость практически не изменяется. С увеличением срока действия дренажа до 22-25 лет отмечается некоторое повышение твердости почвы (на 6.6-7,3%).

Проявление тех или иных процессов в почве тесно связано с влагоемкостью и водопроницаемостью. Глубокое рыхление дренированных почв заметно улучшает их водные свойства. При этом повышается водопроницаемость, увеличиваются влагоемкость и запас продуктивной влаги. Как показали наши исследования, наименьшая влагоемкость почв после осушения и окультуривания несколько повышалась и особенно заметно в вариантах с глубоким рыхлением. При продолжительности действия дренажа от 5 до 13 лет наименьшая влагоемкость в слое почвы 0-60 см изменялась незначительно. С увеличением срока действия дренажа до 22-25 лет отмечалась тенденция ее снижения.В среднем в слое 0-60 см наименьшая влагоемкость составляла 26,3% от массы в вариантах дренажа без глубокого рыхления почвы. Глубокое рыхление обеспечивало небольшое увеличение наименьшей

влагоемкости в этом слое в первый год действия в среднем до 27,4%. На четвертый год она снизилась до 26,9% от массы, но оставалась выше, чем в вариантах с обычной вспашкой (без рыхления).Существенные изменения отмечались в показателях водопроницаемости почв по вариантам опыта. Так, на вариантах без рыхления при продолжительности действия дренажа 5-8 лет водопроницаемость с поверхности почвы составляла в среднем 0,42 м/сут., а на глубине 30 см снижалась до 0,18 м/сут., или в 2,3 раза. На фоне глубокого рыхления водопроницаемость соответственно увеличивалась в среднем до 2,17 и 1,43 м/сут. в первый год действия, и до 1,49 и 0,69 м/сут. на четвертый год. В первый год после проведения глубокого рыхления водопроницаемость увеличивалась в 5,2 и 7,9 раза соответственно с поверхности почвы и на глубине 30 см. На четвертый год после рыхления эти показатели снизились, но оставались выше, чем на вариантах без глубокого рыхления почвы. При этом увеличение превышало в 3,6 и 3,8 раза соответственно с поверхности почвы и на глубине 30см. Отмечалась тенденция некоторого снижения водопроницаемости при увеличении срока действия дренажа от 5-8 до 10-13 лет. Более существенные изменения были выявлены на участке с длительным сроком действия дренажа (22-25 лет). Здесь водопроницаемость почв снизилась на 15-20%. С поверхности почвы водопроницаемость составляла в среднем 0,6 м/сут. на вариантах без рыхления, а при глубоком рыхлении - 1,88 и 1,15 м/сут. соответственно в первый и четвертый годы последействия. Глубокое рыхление почв обеспечивало повышение водопроницаемости в первый год действия в 5,2 и 7,9-9,3 раза соответственно с поверхности почвы и на глубине 30 см, а на четвертый год - в 3,2-3,6 и 3,73,8 раза соответственно. При увеличении срока действия дренажа до 22-25 лет показатели водопроницаемости снижались на 15-20%. Впитывающая способность почв при продолжительности работы дренажа до 13 лет заметно не снижается.

Для оптимизации питательного режима дерново-подзолистых оглеенных почв и воспроизводства их плодородия очень важно сбалансировать содержание гумуса и доступных для растений элементов питания (Кулаковская, 1978; Лыков, Черников, 1978; Сычев, 2000).Напш экспериментальные данные показали, что почвенная кислотность в результате осушения дерново-подзолистых почв закрытым гончарным дренажем существенно понизилась. Если до осушения в верхнем слое почвы (0-30 см) реакция почвенного раствора рН по опытным участкам варьировала в пределах 4,6-4,9 и почва характеризовалась как среднекислая, то после осушения отмечалось ее снижение и в целом почвы перешли в категорию слабокислых или близких к нейтральным. Наиболее благоприятные условия по кислотности наблюдались на всех участках, где проводилось глубокое рыхление. При этом рН солевой вытяжки достигала 5,6-5,9, приближаясь к нейтральной среде. На дренированных почвах без глубокого рыхления кислотность почвы составляла 5,2-5,7, что соответствует слабокислой или близкой к ней нейтральной реакции. Влияние длительности действия дренажа и степени заиления дренажных труб заметно на показателях кислотности почв не проявлялось.

В наших исследованиях отмечено накопление гумуса на почвах, осушенных закрытым гончарным дренажем. Содержание гумуса в почвах до закладки дренажа составляло 1,541,65%, а после осушения и эксплуатации дренажа от 5 до 25 лет- 1,61-1,75%. В среднем по сравнению с неосушенными участками содержание гумуса в дренированных почвах возросло на 5-7%.

На участке с длительностью работы дренажа 5-8 лет содержание подвижного фосфора в среднем за годы исследований в слое почвы 0-30 см варьировало в пределах 3,56-5,48 мг/100 г почвы, а обменного калия - 3,53 -4,61 мг/100 г. При этом в верхнем слое почвы отмечалось относительно более высокое содержание подвижных форм фосфора и калия на дренированных почвах с глубоким рыхлением.

Дерново-подзолистые оглеенные почвы характеризуются невысокой поглотительной способностью. В неосушенном, состоянии сумма поглощенных оснований в слое почвы 0-30 см на опытных участках составляла 7,5-8, мг.экв/100 г. После осушения и эксплуатации

дренажа от 5 до 25 лет этот показатель увеличился на 17-18%. Содержание поглощенных оснований на участке с длительностью эксплуатации дренажа 5-8 лет увеличилось с 8,1 до 9,2-9,6 мг.экв/100г почвы, на участке, где дренаж эксплуатировался 10-13 лет, - с 7,6 до 8,89,2 мг.экв/100 г, на участке при эксплуатации дренажа в течение 22-25 лет - с 7,5 до 8,6-8,9 мг.экв/100 г.При этом отмечалась тенденция повышения суммы поглощенных оснований на вариантах с глубоким рыхлением по сравнению с вариантами, где велась обычная обработка почвы. В целом повышение показателей суммы поглощенных оснований на дренированных участках было примерно одинаковым независимо от продолжительности действия дренажа.Степень насыщенности почвы основаниями определяет многие свойства и, прежде всего, физические и химические, оказывающие существенное влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур. До осушения на опытных участках степень насыщенности почв основаниями составила 65,0-68,1%. При продолжительности эксплуатации дренажа 5-8 лет она составила 72,9-76,4%, 10-13 лет - 70,1-71,6% и 22-25 лет-70,6-72,1%. Следовательно, с увеличением срока действия дренажа не отмечается снижение насыщенности основаниями. Влияние рыхления способствовало незначительному повышению насыщенности основаниями (на 1,5-3,5%).

На участках, осушенных дренажем с продолжительностью его действия до 25 лет, не отмечалось существенных изменений химических свойств почв как на фоне глубокого рыхления, так и без него. Таким образом, закрытый дренаж на тяжелых дерново-подзолистых оглеенных почвах с междренным расстоянием 18 м и глубиной их закладки 1,2 м улучшает агрономические показатели почвы и повышает их продуктивность. Однако его эффективность снижается с увеличением срока действия в связи с заилением дренажной системы.

Изменение водного режима дерново-подзолистой оглеенной почвы в зависимости от продолжительности действия дренажа, глубокого рыхления и очистки дрен.

Создание оптимального водного режима на тяжелых минеральных почвах тесно связано с отводом избыточных вод дренажем из корнеобитаемого слоя. Одной из основных характеристик, определяющих эффективность работы закрытого дренажа, принят дренажный сток. Важным показателем эффективности действия дренажа является модуль дренажного стока. Наибольшие модули стока были зафиксированы во вневегетационный период, после окончания снеготаяния. В среднем за годы исследований (1995-1998) модуль дренажного стока был наибольшим при малой продолжительности работы дренажа - 5-8 лет. Здесь средний модуль дренажного стока за предпосевной и вегетационный периоды составил 0,127 л/с га. Очистка дренажных труб от наилка на 5-й год действия дренажа обеспечивала увеличение модуля дренажного стока на 8,7%. Очистка дрен от заиления в первые 5-8 лет работы дренажа оказывает небольшое влияние на величину средних модулей дренажного стока (в среднем на 8,0—8,7 %). Однако проведение глубокого рыхления заметно увеличивает средние показатели модулей дренажного стока (на 10,7-18,1%). В первый год действия глубокого рыхления модуль ,дренажного стока увеличился на 41 ,1 %. В последующие годы отмечалась тенденция снижения показателей дренажного стока по сравнению с нерыхленными участками. На четвертый год действия эффективность глубокого рыхления резко снизилась. При этом эффективность очистки дренажа на фоне глубокого рыхления составила 8%. В целом на участке глубокого рыхления модули стока в первый год последействия возросли на 40,1%, на четвертые год - всего лишь на 3,0 %. Очистки дрен при глубоком рыхлении способствовала росту модулей дренажного стока в среднем за 4 года на 16 2%, с увеличением срока действия дренажа с 5-8 лет до 22-25 лет средние модули дренажного стока уменьшилась на 25,9%. Очистка дрен после 22 лет работы дренажа способствовала повышению средних модулей денежного стока на 37%.На вариантах без рыхления и без очистки дрен он был наименьшим и составил 72,8 мм. После очистки дрен от ила дренажный сток увеличился в среднем за 4 года на 6,3%, но продолжительность стока существенно не изменилась (65-66,3 сут.). Глубокое рыхление обеспечило снижение

продолжительности стока на 3 суток. На участке с продолжительностью работы дренажа 1013 лет объем дренажного стока снизился по сравнению с участком, где продолжительность составляла 5-8 лет, на 16,7%, а продолжительность дренажного стока, наоборот, увеличилась на 1,3 суток Очистка дрен от заиления увеличивала дренажный сток в среднем на 12,5% на фоне без рыхления и на 13,1% на фоне с рыхлением. При этом продолжительность стока сократилась на 1,5-2,0 суток. Наибольшие значения увеличения объема дренажного стока (26-30 %) наблюдались в первый год после проведения рыхления, наименьшие (2%) - на четвертый год. Такой характер стока на фоне рыхления обеспечивался большей регулирующей емкостью разрыхленных слоев минеральных почв, которые способны поглощать влагу в большем объеме и создавать условия для ее просачивания в дрены. На участке с продолжительностью эксплуатации дренажной системы 22-25 лет средний объем дренажного стока за период наблюдений составил 54,3 мм. Он был меньше, чем при продолжительности эксплуатации дренажа 10-13 лет на 18,2%, и на 31,9%, при эксплуатации дренажа 5-8 лет.

В зависимости от продолжительности действия дренажа и его работоспособности изменялся также коэффициент дренажного стока. В среднем за годы исследований коэффициент дренажного стока был наибольшим на участке, где действие дренажа ограничивалось сроком в 5-8 лет. При продолжительности работы дренажа 10-13 лет он снизился в среднем до 0,29, а при сроке работы дренажной системы 22-25 лет - до 0,24. После очистки дрен коэффициент дренажного стока увеличивался в среднем на 0,02-0,04 и 0,06-0,07 соответственно. Глубокое рыхление почвы способствовало увеличению коэффициента стока на первом участке на 0,04, втором - 0,04 и третьем - на 0,02-0,03. С увеличением срока действия дренажа с 5-8 лет до 22-25 лет без очистки дрен от ила коэффициент дренажного с тока снизился с 0,32 до 0,19 и с 0,36 до 0,21 соответственно на землях с глубоким рыхлением и без рыхления. После очистки дрен коэффициент дренажного стока снижался соответственно с 0,34 до 0,25 и с 0,38 до 0,28.

Важным показателем водного режима является уровень почвенно-грунтовых вод. Обработка тяжелых суглинистых почв возможна при понижении уровня почвенно-грунтовых вод на 4550 см от поверхности земли, посев - при глубине 50-70 см. В вегетационный период грунтовые воды должны находится на глубине не выше 80-100 см для многолетних трав и 100-130 см для зерновых культур. Экспериментальные данные показывают, что наиболее интенсивное снижение уровней почвенно-грунтовых вод в предпосевной и начальный период вегетации растений отмечается на вариантах с глубоким рыхлением и очисткой дрен от ила. В предпосевной и начальный периоды вегетации почвенно-грунтовые воды залегали на глубине 83-86 см на фоне без рыхления и снижались на фоне с рыхлением почвы в среднем на 9-13 см до глубины 92-99 см. За первый год последействия эта разница составляла 17-18 см, а на четвертый год - 2-4 см. При этом разница в уровнях на вариантах с очищенными и неочищенными дренажными трубами варьировала в пределах 3-6 см. На фоне глубокого рыхления уровни почвенно-грунтовых вод в среднем за предпосевной и начальный периоды вегетации в годы исследований находились глубже от поверхности земли на 9-11 см, чем на фоне без рыхления. Более сильное влияние глубокого рыхления на понижение уровня почвенно-грунтовых вод отмечено в первый год после его проведения (на 15-16 см), на четвертый год различия с нерыхленными вариантами были несущественными (2-3 см). Влияние очистки дрен проявилось в меньшей степени, чем при глубоком рыхлении, особенно в первый год последействия. На землях с продолжительностью действия дренажа 22-25 лет очистка дрен от ила обеспечила максимальное понижение уровня почвенно-грунтовых вод (на 18 см) по сравнению с землями с меньшим сроком действия дренажа (5-8 лет и 10-13 лет). В то же время в среднем за 4 года глубокое рыхление обеспечивало понижение уровня грунтовых вод за предпосевной и первый год вегетации по всем трем срокам примерно на одинаковую величину 8-13 см. Очистка дрен от наилка способствует существенному снижению уровней почвенно-грунтовых вод при сроке их. действия более 20

лет. В целом более длигельный период эксплуатации дренажа (22-25 лет) без рыхления почв и очистки дрен приводит к запаздыванию сроков наступления предпосевной нормы осушения в среднем на 5-8 дней.

При работе дренажной системы особое внимание уделяется своевременному отводу избыточных вод из корнеобитаемого слоя почвы в предпосевной период и начальный период вегетации, когда грунтовые воды находятся близко к поверхности земли. По нашим данным на землях со сроком работы дренажа 5-8 лет продолжительность нахождения верховодки в слое почвы 0-40 см составляла 13,2 суток, а при увеличении его работы до 10-13 и 22-25 лет продолжительность увеличивалась соответственно до 17.6 и 22,2 суток. Увеличение срока эксплуатации дренажа с 5-8 до 22-25 лет приводило к увеличению продолжительности стояния почвенно-грунтовых вод в почвенных слоях 0-40 и 0-60 см на 9-10 суток, или в 1,51,7 раза. При проведении глубокого рыхления почв в первые два года существенно снижалась продолжительность стояния верховодки в слое 60 см. Влияние очистки дрен также сказывалось на снижении продолжительности стояния верховодки в верхних слоях почвы до глубины 60 см, это снижение составляло 2-4 дня.

Следует отметить, что при сроке действие дренажа 22-25 лет совместное влияние рыхления и очистки дрен особенно заметно сказывалось на снижении продолжительности стояния верховодки (на 9 дней, или на 33,6%, в слое 4-40 см и на 15 дней, или 40%, в слое почвы 0-60 см).

Таким образом, снижение продолжительности стояния почвенно-грунтовых вод в активном слое почвы, особенно при продолжительности эксплуатации дренажа, можно обеспечить проведением очистки дрен от заиления и глубокого рыхления.

Влияние осушения на состояние переувлажненных минеральных почв исследовано на отдельных элементах почвенных разностей, осушенных и неосушенных участков в Белорусском Поозерье. В этом регионе почвы сформированы на почвообразующих породах конечно-моренных возвышенностей, донно-моренных равнин и озерно-ледниковых низин, образовавшихся во время Валдайского оледенения. Для Белорусского Поозерья характерно разнообразие микро- и мезорельефа. Мелиоративная обустроенность таких сложных территорий требует очень строгого учета природных особенностей объекта и прилегающих территорий. Отмечено, что в дерново-подзолистых почвах происходит снижение плотности верхних горизонтов при нарастании степени гидроморфизма, обусловленное увеличением количества органического вещества. В дерновых заболоченных почвах она еще более

снижается - средневзвешенный показатель плотности для них составляет 1,3 г/см . Отмечается некоторое снижение запасов продуктивной влаги в дерново-подзолистых глееватых почвах по сравнению с автоморфными. Выделяются по запасам доступной для растений влаги дерново-глеевые почвы, в неосушенных разновидностях которых они находятся на уровне 93 мм, осушенных - 81 мм. Содержание влаги в дерново-глеевых почвах неосушенных участков за летний период в ряде случаев приближалось к ПВ в годы с нормальным и избыточным увлажнением. В засушливые годы нижний предел ее иногда достигает 20-19 %, что соответствует диапазону ВРК-ВЗ. В осушенных разновидностях этих почв амплитуда колебаний влажности в разные по увлажнению годы менее выражена. Установлено, что показатели влажности временно избыточно увлажняемых почв в годы засушливые и влажные различаются в 1,5-2 раза. В дерново-подзолистых автоморфных и временно избыточно увлажненных почвах значительная доля влаги от общей (полная влагоемкость) находится в диапазоне ПВ-НВ, т.е. относится к категории свободной влаги. В дерново-подзолистых глееватых почвах возрастает доля влаги в диапазоне ВРК-ВЗ и уменьшается в диапазоне НВ-ВРК, дерновые заболоченные почвы характеризуются более высокой влагоемкостью по сравнению с дерново-подзолистыми разновидностями. Запас продуктивной влаги в них более чем в 2 раза превышает таковой в дерново-подзолистых. Исследования, проведенные на Витебской опытно-мелиоративной станции на осушенных

дренажем дерново-глеевых супесчаных почвах, подстилаемых суглинками, свидетельствуют о возможности оптимизации водно-воздушного режима почв с помощью различных агротехнических приемов. Особое значение в улучшении водно-физических свойств мелиорированных почв имеют такие приемы как рыхление и щелевание. Исследованиями установлено, что сплошное рыхление почвы поперек склона на глубину 50 см способствовало улучшению ее водных и физических свойств. Так, под влиянием рыхления объемная масса подпахотного слоя (20-50 см) в первые два года уменьшилась на 0,18-0,23 г/см3, а коэффициент фильтрации повысился в 1,7-3,1 раза. На третий год эти показатели были примерно на уровне контрольного варианта. Рыхление почвы способствовало также повышению влажности ее верхнего полуметрового слоя в среднем за три года на 7-12 % НВ на всех элементах склона. Соответственно обеспечивалось снижение переувлажнения верхнего горизонта. Улучшение водно-физических свойств почвы и условий питания растений способствует созданию оптимальных условий для роста, развития растений и корневых систем, повышает продуктивность культур. В среднем за три года прибавка урожая культур ^ от рыхления в верхней части склона составила 7,0 ц/га к.ед., в средней - 7,9 и нижней - 5,7 ц/га к.ед., или соответственно 13,7; 13,3 и 10,2 % по отношению к контролю без рыхления.

Отмечено, что внесение соломы заметно изменяет объемную массу почвы. В среднем за шесть лет при вспашке на глубину 20-25 см объемная масса верхних слоев от данного мероприятия уменьшилась на 0,06-0,16 г/см3.

Исследования показали, что мелиоративная вспашка без внесения органических удобрений не улучшает агрегатный состав. Так, коэффициент структурности почвы в вариантах с дискованием + вспашка на глубину 20-25 и 35-40 см колеблется в пределах 1,81,9. Важное значение в формировании агрофизических свойств пахотного слоя почвы при их окультуривании имеет содержание в почве гумуса. Во всех группах почв при уменьшении их увлажнения закономерно снижается содержание органического вещества, гумуса. Изменение агрохимических свойств минеральных почв зависит от самих почв, уровня осушения, направления использования, количества и видов используемых удобрении. В ходе исследований, проведенных в долгосрочных стационарных опытах с многолетними злаковыми травами на осушенной дерново-глеевой легкосуглинистой почве сформированной на суглинке легком, подстилаемом с глубины около 0.3 м суглинком средним моренным, установлено, что в почве, обладающей высокой степенью насыщенности основаниями и буферной способностью, в первые четыре года исследовании существенных изменений кислотности почвы не произошло. В дальнейшем подкисление почвы происходило в вариантах, где ежегодный вынос кальция и магния находился на уровне 70 кг/га. Подкисление почвы также приводит к уменьшению доли гуминовых кислот, связанных с кальцием. В вариантах, где на протяжении 10 лет не использовали фосфорные удобрения, происходит истощение запасов почвенного фосфора, доступного для питания растений. Обеспеченность доступным фосфором в пахотном снизилась на 5-10 М1 /КГ ПОЧВЫ.

Сельскохозяйственное использование осушенных почв и, особенно, возделывание многолетних трав сопряжено с высоким потреблением почвенного калия. В ходе исследований отмечено, что вынос калия с урожаем трав на уровне 90-120 ц/га сухого вещества составлял от 180 до 400 кг/га в зависимости от доз и соотношений вносимых удобрений. Во всех вариантах складывался отрицательный его баланс.

Изучение трансформации органического вещества показало, что при возделывании многолетних трав существенно сдерживается отрицательное влияние осушения на трансформацию органического вещества почвы. За 11 лет использования осушенной дерново-глееватой суглинистой почвы количество общего гумуса возросло примерно на 30% от первоначального; не наблюдалось существенного изменения соотношения гуминовых и -фульвокислот в составе гумуса. Установлено, что изменения в количественном и качественном составе гумуса определяются в большей степени водным режимом и возделываемой культурой, нежели дозами и видом удобрений. Анализ наших и

литературных данных позволил разработать прогноз изменения содержания гумуса и его качественного состава в почвах различного генезиса при изменении уровня грунтовых вод.

Еще одним показателем, по состоянию которого можно судить об уровне плодородия осушенной минеральной почвы, происходящих процессах и о «жизненности почвы», является их биологическая активность. Исследования, проведенные на осушенных дерновых почвах в центральной части Беларуси показали, что уровень плодородия почвы обусловлен рядом тесно связанных факторов. Деятельность почвенных микроорганизмов определяет «жизненность почвы» и ее экологическую чистоту, а течение ферментативных процессов достаточно точно отражает состояние плодородия почвы. Нами показано, что после 11 лет интенсивного использования дерново-глеевой осушенной почвы под многолетними травами отмечается снижение инвертазной активности почвы на контрольном варианте и в вариантах с высокими дозами минеральных удобрений. Средние же и невысокие дозы стимулируют ее активность. Установлено, что в аналогичных условиях инактивировалась деятельность дегидрогеназ и уреаз. Выделение СО2 возрастало из почвы более продуктивных вариантов. Данный показатель характеризует энергию разложения органического вещества. Полученные данные указывают на активацию процесса минерализации при внесении более высоких доз удобрений.

Влияние осушения на состояние торфяных почв изучено на полях Полесской Опытной станции Брестской области. За 20-40 лет эксплуатации и сельскохозяйственного использования на мелиоративных системах произошли существенные изменения. По результатам ежегодных наблюдений за общей осадкой торфа на Полесской опытной станции установлено, что за 38 лет поверхность осела на 0,30-0,85 м при исходной глубине торфа 0,52,0 м. Примерно 50% общей осадки происходит в первые 6-8 лет после осушения(Гулюк, Даутина, 2004). За 15-16 лет сельскохозяйственного использования торф уплотняется по глубине и его физическая осадка под влиянием осушения практически прекращается, а дальнейшее понижение поверхности происходит за счет сработки (минерализация, ветровая эрозия, вывоз с сельхозпродукцией). К этому же времени там, где до осушения глубина торфа составляла не более 0,5 м, в результате перемешивания плугами торфа с подстилающим песком образовались почвы с совершенно новыми водно-физическими свойствами (органоминеральные), абсолютные отметки которых в дальнейшем существенно не изменяются. Данные наблюдений показывают, что увеличение зольности и объемной массы торфа, а, следовательно, и изменение других водно-физических характеристик происходит главным образом в зоне устойчивой аэрации. За прошедший после осушения почти сорокалетний период на участках, где в результате осадки поверхности и обработки почвы не произошло перемешивания торфа с песком, в пахотном слое (0-30 см) зольность увеличилась в 2-3, объемная масса - в 3-4 раза. Примерно во столько же уменьшилась величина полной влагоемкости почвы (с 960 до 350-250% от веса). В связи с уплотнением торфяной залежи произошло существенное уменьшение водопроницаемости. Величина коэффициента фильтрации трансформированных торфяных почв составляет в среднем 2,0 м/сут.

Данные почвенных обследований показывают, что в результате осушения и длительного сельскохозяйственного использования на месте исходных среднемощных торфяников сформировалось примерно 50% торфяно-глеевых, торфянисто-глеевых и органоминеральных почв. Причем последние занимают около половины их общей площади.

С точки зрения активного управления водньтм режимом на этих агроландшафтах требуется строительство принципиально новых конструкций гидромелиоративных систем. В качестве альтернативы нами предлагается комплекс гидротехнических и агромелиоративных приемов, учитывающий дальнейшее укрупнение мезорельефа и направленный на повышение эффективности работы существующей сети или на ее восстановление, отведение поверхностных вод из понижений, увеличение влагоемкости минерализованных торфяников. Стратегическим направлением здесь является возделывание

многолетних трав. Апробация предложенного комплекса мероприятий выполнена в Беларуси на осушенных землях Полесской опытной станции мелиоративного земледелия и луговодства. Ее результаты показали, что затраты окупаются в первые же годы после их реализации за счет повышения (в среднем до 20%) урожая сельскохозяйственных культур.

Проблема продления жизни торфяников, изменения их свойств под влиянием осушения и использования, оптимальные сочетания уровней грунтовых вод и норм минеральных удобрений при условии минимального расхода органического вещества и получении I

высоких и устойчивых урожаев трав изучались в условиях полевых опытов на Полесской станции. В годы исследования УГВ составил 56,79 и 96 см от поверхности почвы. На каждом 1

варианте водного режима ежегодно накладывались четыре фона минерального питания: Р,0К180^120Р,0К180;^40Р120К120^ 360 Р12оК 2 4 0 . О степени минерализации органического вещества судили по наличию легкоусвояемьгх азотных соединений учету газообразных потерь азота и выносу его почвенно-грунтовыми водами и урожаем. ^

Наблюдения за динамикой нитратного азота в почве по годам исследований показали, что 1

его содержание выше летние месяцы, к концу вегетации оно значительно снижается. При внесении удобрений минерализация в течение вегетационного периода идет более равномерна. При отсутствии удобрений наблюдается слабая минерализация весной и чрезмерная, «непродуктивная», летом и осенью. В пределах одного и того же уровня грунтовых вод содержание нитратов в почве находилось в прямой зависимости от нормы вносимых азотных удобрений. Азот удобрений увеличивает содержание нитратов, особенно от внесения 360 кг/га азота, в 1,7, 1,4 и 1,3 раза по сравнению с безазотным вариантом, соответственно УГВ 56, 79 и 96 см. Значение УГВ в замедлении процесса нитрификации в |

большей мере сказывалось в безазотных вариантах, а в вариантах с внесением азотных удобрений, особенно повышенных норм, нивелировалось в процессе минерализации органического вещества торфяной почвы. Однако, следует отметить, что, если норма I

внесения азота полностью покрывает потребность многолетних трав в минеральном питании, то снижается интенсивность минерализации органическою вещества торфяной почвы. Газообразные потери азота тем выше, чем выше норма азотных удобрений. Повышение нормы азота в большей степени увеличивает эти потери, чем степени осушения. Потери 1

азота от вымывания почвенно-грунтовыми водами выше при УГВ 56 см.

Данные расчета убыли органического вещества почвы показали, что ежегодная сработка торфа в опытах зависит как от норм азотных удобрений, так и от степени осушения почвы, В среднем за годы исследований сравнительно выше сработка торфа в вариантах с внесением только фосфорных и калийных удобрений при УГВ 56, 79, 96 см от поверхности почвы. Отчетливо проявляется влияние степени осушения на урожайность и содержание сырого Ф

протеина. При внесении более высоких норм азотных удобрений в сочетании с более высоким КГВ количество сырого жира в травах увеличивалось. Изменение УГВ не оказало ^

заметного влияния на накопление сырой золы.

Экспериментальные данные свидетельствуют, что степень минерализации органического Д

вещества находится в прямой связи с водным режимом и УГВ. Минимальна она при УГВ, |

равном 56 см, и возрастает при более глубоких УГВ. В среднем по стационару мощность органогенного слоя уменьшилась на 45 см или почти на 2/3 от исходной, а зольность этого слоя возросла в 7,6 раза, объемная масса - почти в 7 раз. Маломощная торфяная почва стационара за сравнительно короткий срок потеряла признаки торфяной и эволюционировала в почву, близкую по свойствам окружающим дерново-подзолистым почвам, но пока с высоким содержанием органического вещества. В пропашном севообороте она утратила признаки торфяной через 9 лет, а при культуре многолетних трав - через 22 года. Такие сроки трансформации маломощных торфяных почв расходятся с прогнозными показателями некоторых исследователей(3айко, Вашкевич и др., 1977; Мурашко, 1983). Проведение структурной мелиорации (пескование) уменьшает скорость минерализации, повышает экологическую устойчивость торфяных почв к их деградации и эффективное

| плодородие.

, Оценка эффективности приемов мелиорации дерновоподзолистых почв выполнена по

водоотводящей способности осушаемой сети. Наибольшее количество воды отводили системы с мероприятиями по организации поверхностного стока, включающие дренаж. Роль мероприятий по ускорению поверхностного стока для отвода избыточной воды особенно велика в ранневесенний период при наличии повышенного промерзания почвы.

Открытая сеть и КВПС имеют ряд недостатков по сравнению с дренажем. Недостатки \ открытой сети общеизвестны, поэтому остановимся на анализе основных недостатков КВПС

' и возможных путях их устранения. При устройстве ложбин, одного из элементов КВПС,

происходят значительные потери гумусированного слоя почвы, несмотря на проведение мероприятий по его сохранению. Спустя 5 лет после устройства КВПС мощность гумусового слоя в русле ложбины на расстоянии до 6 м от центра в ту и другую сторону не восстановилась. Гранулометрический состав почвы в русле ложбин за 6 лет эксплуатации претерпел существенные изменения. Произошло уменьшение содержания физической глины примерно на 4%; Факторы дисперсности и структурности улучшились незначительно; Более существенные изменения претерпел «гранулометрический показатель структурности». Слабым местом КВПС являются также водоприемные элементы, с помощью которых поверхностная вода переводится в закрытую сеть. 1 Улучшить водный режим глееватых суглинистых почв, как показывают исследования,

можно с помощью разреженного дренажа, дополненного более простыми и дешевыми приемами и устройствами по организации поверхностного стока, такими как планировка и выравнивание поверхности, бороздование, раскрытие замкнутых понижений рельефа ложбинами, устройство колонок-поглотителей из местных материалов и облегченных колодцев-поглотителей, преимущественно закрытых. I Исследовано влияние рыхления и щелевания дифференцированно по ширине междреньев.

! Наиболее равномерные скорости фильтрации по ширине междрений отмечаются при ширине

' зоны мелиоративной обработки 0,5 и 0,7 междренного расстояния. Минимальная

равномерность скорости фильтрации наблюдается на вариантах со сплошной мелиоративной обработкой междренья.

На всех вариантах мелиоративной обработки скорости фильтрации на вариантах мелиоративного рыхления превышают этот показатель на вариантах щелевания. Изменение по вариантам модуля дренажного стока соответствует динамике скоростей фильтрации. Модули дренажного стока закономерно снижаются по мере уменьшения площади мелиоративной обработки от 0,39 л/(с га) при сплошном рыхлении междренья до 0,06 л/(с га) на фоне вспашки. При щелевании модули дренажного стока ниже, чем при глубоком рыхлении. Уровень грунтовых вод на вариантах с мелиоративными обработками опускается несколько быстрее, чем на контроле.

В наибольшей мере по вариантам проявилась разница интенсивности сбросов нитратов с дренажной водой. Максимальная величина концентрации нитратов в дренажной воде наблюдалась на варианте сплошного мелиоративного рыхления всего междренья. При рыхлении средних частей междрений концентрация нитратов (9,4 -13,8 мг/л.) превышала ее значение на контроле 9,1 мг/л., но была значительно ниже, чем при сплошном рыхлении (31,2 мг/л) Концентрация нитратов в дренажной воде при щелевании (8,2-27,9 мг/л) ниже, чем на вариантах с рыхлением (9,4-31,2 мг/л).

Все варианты мелиоративных обработок по сравнению с контролем дали прибавку урожая. Максимальный урожай 71,8 т/га получен при сплошном рыхлении. На вариантах с рыхлением средних частей междрений урожайность сходная (67,8-68,0 т/га). На вариантах с щелеванием уровень урожайности (66,8-70,1 т/га) ниже, чем на вариантах с рыхлением (67,871,8 т/га).

В четвертой главе изложены результаты исследований по агроэкологической оценке

длительно эксплуатируемых мелиорируемых земель, в том числе влияние мелиоративных систем на прилегающие земли и структурной мелиорации на оптимизацию плодородия почвенных факторов, а также агромелиоративные мероприятия по использованию антропогенных почв.

Установлено, что вместе с положительным влиянием осушения дерново-подзолистых переувлажненных почв и болот гумидной зоны на рост продуктивности сельскохозяйственных культур наблюдается изменение природной среды прилегающих территорий, которые могут привести к неблагоприятным негативным последствиям. Под влиянием осушения и сельскохозяйственного использования бывших болот изменяются условия формирования грунтовых вод на прилегающей к ним территории: увеличиваются глубины уровней залегания, возрастают уклоны потоков грунтовых вод, разгружающихся в пределах осушаемых болот, изменяются составляющие элементов баланса грунтовых вод (инфильтрация, испарение, отток, взаимосвязь грунтовых вод с нижележащими ^

водоносными горизонтами). Оценки этих изменений представляют не только научный, но 1

экологический и производственный интерес, поскольку в результате возможны нежелательная для человека смена биоценозов и снижение продуктивности сельскохозяйственных угодий на прилегающей территории. Эти процессы в части влияния осушения на ^ режим уровня грунтовых вод прилегающих территорий изучались многими исследователями в различных почвенно-климатических условиях. По данным Ш.И. Брусиловского, Б.С. Маслова, В.К. Седовой в период эксплуатации мелиоративных систем на положение УГВ на сопредельных территориях оказывает влияние осадка и сработка торфяной залежи на самом осушенном болоте. Наши исследования проводились в основном на объекте «Средняя Морочь», расположенном на территории Солигорского района Минской области (открытая сеть, мелкий и глубокий торф, подстилаемый песками). Окончательное осушение массива «Ср. Морочь» произведено в 1977-1978 гт. Были проанализированы колебания УГВ по скважине, расположенной на расстоянии 1427 м от границы болотного массива, а также отмечены максимальные и минимальные отметки УГВ до осушения (1973-1976 гт.) и после осушения (1979-1983 гг). Положение уровней грунтовых вод в пределах болота изменялось в летний период в пределах 0-40 см до осушения и 50-160 см после осушения. Максимальная глубина залегания уровней наблюдалась в конце и в середине лета, минимальная - в начале вегетационного периода.

Полученные данные позволили разработать вероятностно-стахостическую модель влияния мелиоративных систем на уровенный режим смежных территорий. Модель разработана на основе метода Монте-Карло. Поскольку речь идет о прогнозе УГВ, то отметки максимального его положения (при подъеме) и минимального (при понижении) рассматриваются как случайные числа.

Ежегодные колебания УГВ на осушенном болоте происходят значительно быстрее, чем на

прилегающих землях в результате действия мелиоративной сети. Кривая депрессии, ^

отражающая годовой цикл колебания УГВ, приобретает сложное очертание с точкой

перегиба на некотором удалении от болота. В наших исследованиях это расстояние Л

составило 148м. Это обусловлено также и тем, что инфильтрация влаги до УГВ на

осушенном болоте и прилегающих землях различна из-за различий мощности слагаемых

почв, зон аэрации, растительности и других условий. Как показали наши исследования и

исследования других авторов, на форму кривой депрессии большое влияние оказывает

скорость подъема воды в канале водосбора. При малых скоростях подъема уровня грунтовые

воды могут фильтроваться в канал и питать его, при этом кривая депрессии повышается. При

большой скорости подъема уровня появляется обратный уклон кривой депрессии, то есть

река или ловчий канал питает грунтовые воды. Существует промежуточная скорость j

подъема уровня (критическая), при которой канал не питает грунтовые воды и грунтовые

воды не поступают в канал. Существование перегиба с точкой минимума на многолетней |

кривой депрессии подтверждается исследованиями Ш.И. Брусиловского, Е.Д.Орлова, H.A.

Красильникова и др. Очевидно, что точка минимума должна считаться начальной для построения кривой депрессии снижения УГВ на прилегающих землях.

Перспективы рационального использования антропогенных почв отработаны на основании экспериментальных материалов, полученных в течение 1988-1999 гг. в опытном полевом стационаре, заложенном на Полесской опытной станции мелиоративного земледелия и луговодства (Лунинецкий район Брестской области). Возникшие антропогенные почвы отличаются неустойчивым во времени и пространстве водным режимом корнеобитаемого слоя. Временное и пространственное варьирование почвенных влагозапасов в зоне аэрации находится в постоянной зависимости от обеспеченности вегетационного периода атмосферными осадками и режима почвенно-грунтовых вод,

С процессом сработки торфяных почв, появлением почвенных разновидностей возникло несоответствие ранее построенной мелиоративной сети состоянию почвенного покрова и характеру использования. Антропогенные почвы экологически неустойчивы, поэтому продолжают обедняться органическим веществом, постепенно приобретая признаки зональных дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава. К наиболее неустойчивым из них относятся антропогенные органоминеральные слабо- и среднеминерализованные почвы. Только высокие уровни грунтовых вод и дерновый процесс (луговое использование) могут противодействовать быстрому переходу их к конечной стадии трансформации. Содержание органического вещества в антропогенных почвах составляет от 50% (в сильно оторфованных слабоминерализованных) до 5% и менее (в сильно минерализованных). Антропогенные почвы вследствие своего песчаного гранулометрического состава обладают низкой устойчивостью к ветровой эрозии. Они содержат около 70% фракций эрозионно-опасного размера (диаметром менее 0,1 мм). По своему потенциальному плодородию антропогенные почвы занимают промежуточное положение между торфяными и дерново-подзолистыми легкого гранулометрического состава. Уровень их плодородия оценивается в 20-40 баллов.

Наиболее чувствительны к снижению уровней грунтовых вод и содержанию органического вещества в антропогенных почвах многолетние злаковые травы. Если на маломощной торфяной почве их урожай за годы исследований (1988-1999 гг.) по фону РК с азотом составил 98,7 ц/га сухого вещества, то на антропогенной минеральной урожай снижается до 56,9 ц/га, или на 42,4%. Несколько меньшее снижение продуктивности дают многолетние злаково-бобовые травы - 94,5 ц/га и 60,3 ц/га, или на 36,2%. Наименее чувствительны к степени трансформированности почв посевы клевера, где снижение продуктивности составило в тех же условиях 8,4%. Высокую продуктивность на антропогенных почвах обеспечивают посевы озимой ржи на зеленый корм с поукосным возделыванием однолетних злаково-бобовых смесей. В среднем за годы исследований с таких посевов собрано по 68,279,4 ц/га сухого вещества по последействию и 82,9-95 ц/га с дополнительным применением азота (30 кг д.в./га). Сработка органического вещества для этой комбинации культур снижает их продуктивность на 11-17%. Однолетние травы с уменьшением содержания органического вещества в антропогенной почве снижают продуктивность по сравнению с маломощным торфяником на 17,0-21.3% при выходе сухого вещества с гектара 48,7-58,2 ц/га без азота и 58.1-67,4 ц/га с азотом. Основными факторами, лимитирующими продуктивность и устойчивость мелиоративного земледелия и луговодства на антропогенных почвах, являются неустойчивый и контрастный водный режим; незначительное содержание органического вещества, особенно на последних стадиях вегетационного процесса; маломощный гумусовый горизонт и слабая его микробиологическая активность; эрозионная неустойчивость; неудовлетворительный пищевой режим. Лимитирующая роль этих факторов с усилением степени трансформированности антропогенных почв постепенно возрастает.

Под системой земледелия на антропогенных почвах понимается комплекс взаимосвязанных и взаимообусловленных организационных, инженерных и агромелиоративных мероприятий, направленных на повышение (восстановление) и стабилизацию плодородия,

исключающих их дальнейшую деградацию и негативное влияние на окружающую среду. Антропогенно преобразованные почвы рекомендуется использовать как под луговые угодья, так и в системе полевых севооборотов с приданием приоритета тому направлению, которому в наибольшей степени соответствуют условия водного режима. Полевое использование почв антропогенного происхождения необходимо осуществлять в системе почвозащитных севооборотов.

В понятие окультуривания антропогенных песчаных почв вкладывается не создание мелкокомковатой структуры и водопрочных агрегатов, а прежде всего сохранение в них остаточных запасов органического вещества на ранних стадиях и увеличение его содержания на последних стадиях трансформации. Применение органических удобрений, особенно на последней стадии трансформации, является эффективным средством улучшения баланса органического вещества, агрохимических и водно-физических свойств. Для поддержания бездефицитного баланса гумуса в легких почвах минимальная потребность в органических удобрениях составляет 16,0 т/га пашни. Для расширенного воспроизводства плодородия почв и обеспечения положительного баланса гумуса эта доза должна быть увеличена до 1 9,0 т/га пашни.

Приемы оптимизации торфяных почв связаны с добавками минерального грунта (песка, супеси, суглинка, глины) в качестве средства улучшения их агрофизических свойств, теплового режима и замедления процесса разложения органического вещества торфа. Экспериментальные данные наших исследований показали, что при внесении песка в дозах 800-1200 м /га весной почва оттаивает на 4-5 дней раньше. Улучшается прогревание почвы на глубине 10 см на 1,3-4,5°С, на глубине 20 см - на 0,8-2,5°С. Пескование резко уменьшает образование нитратного азота в пахотном слое, что в конечном итоге снижает эффективность процесса разрушения органического вещества торфа. Пескование повышает урожай сельскохозяйственных культур. Наибольший урожай картофеля и зерна яровой пшеницы обеспечивает внесение песка в дозах 800-1200 мЗ/га. Прибавка урожая составляет от 45 до 96 ц/га по картофелю и 8.2-10,8 ц/га по зерну яровой пшеницы. Оптимизацию торфяных почв лучше проводить в системе севооборота с чередованием пропашных, зерновых и многолетних трав. Это ускоряет формирование оптимального органоминерального поглощающего комплекса почвы и позволяет создать уже на второй-третий год высокоплодородный экологически устойчивый пахотный горизонт. Производственное использование трансформированной почвы показало, что она способна обеспечивать высокие и стабильные урожаи сельскохозяйственных культур даже в экстремальных погодных условиях. По своей продуктивности она превосходит исходную торфяную почву, особенно при использовании под полевые культуры. Землевание торфяно-болотной почвы минеральным грунтом, который характеризуется большой теплоемкостью и хорошей теплопроводностью, улучшает температурный режим торфяных земель и способствует созданию благоприятного микроклимата. В результате этого на 2-3 недели увеличивается продолжительность безморозного периода почвы. Результаты наших наблюдений за температурой торфяной почвы в зависимости от дозировок внесения песка показали, что более высокая температура почвы в течение вегетационного периода наблюдалась на опытных делянках с внесением песка 1200 т/га. Данные показали, что при этой дозе температура почвы на глубине 10 см увеличилась на 1,5-4,0°С, на глубине 20 см - на 0,8- |

2,7°С по сравнению с контролем. Обогащение торфяной почвы добавками минерального |

грунта создает условия увеличения в ней твердой неорганической фазы. В результате заметно изменяются водно-физические свойства торфа. Увеличивается и ее плотность, которая влияет на весь комплекс физических условий в почве: водный, воздушный тепловой режимы и биологическую активность. Применение даже относительно небольших доз минерального грунта (200-400т/га) вызывает рост плотности торфяной почвы в 1-2,5 раза, морозность уменьшается на 1-10%, кроме того, происходит уменьшение полной влагоемкости. Увеличение минеральной части в торфяной почве повышает подвижность

почвенной влаги и способствует установлению оптимального водного режима. Пахотный горизонт оптимизированной почвы по своим морфологическим свойствам резко отличается от пахотного горизонта торфяной почвы. Он представляет собой как бы мипералыгую комковато-пылеватую почву, обогащенную органикой. Все последующие горизонты практически не изменились и их морфологические признаки остались прежними. Плотность оптимизированной почвы в год внесения увеличилась в пахотном слое с 0,34 до 1,03 г/см3 и имеет практически одинаковые значения под картофелем и овсом. Более существенное изменение произошло при внесении дозы песка 1200 т/га (1,03 г/ см3). При дозе 800 т/га плотность оптимизированной почвы имеет несколько меньшее значение (0,84 г/см ). С изменением объемной массы в зависимости от внесения разных доз песка в обратной зависимости изменялась и общая пористость. Наименьшая пористость отмечается при добавке песка в дозе 1200 т/га, которая составляет как на картофеле, так и на овсе 54%, 7 уменьшение по сравнению с контролем - 22%. Полная влагоемкость значительно

уменьшилась под действием песка. Так, если до внесения минерального грунта (контроль) она составляла 210,8%, то после внесения дозы песка 1200 т/га - 68,3%, то есть уменьшилась на 142,5%. Процесс нитрификации ослабевает в зависимости от внесенной дозы минерального грунта. Так, при дозе 800 т/га внесенного песка количество нитратов уменьшилось до 28,5, а при дозе 1200 т/га - до 12,7 мг/ 100 г сухой почвы. Как показали исследования, содержание нитратного азота в пахотном слое (0-20 см) резко уменьшалось с увеличением доз внесения песка в торфяную почву. Содержание подвижного фосфора и обменного калия уменьшается быстрее, чем содержание нитратного азота. Добавка минерального грунта в торфяную почву способствует некоторому повышению интенсивности процесса разложения клетчатки, причем с возрастанием дозировки песка увеличивается и интенсивность разложения. Так, в год внесения на картофеле разложение целлюлозы на контроле составило в слое 0-20 см 61,5%, а при внесении песка соответственно при дозе 800 т/га - 72,6%; 12000т/га - 79,5%. На основании обобщения материалов исследований определены оптимальные параметры плодородия торфяных почв и | показана их тесная связь с урожайностью. Хотя интегральная производительность земель

является результатом воздействия не только почвы, но и сложившихся погодных условий, возделываемых сортов, приемов и уровня агротехники, количества и состава вносимых удобрений и используемых средств защиты растений, а также организационно-хозяйственных факторов, уровень плодородия чаще всего выступает лимитирующим.

' Морфологические, водно-физические и химические свойства минеральных почв под

' действием оптимизации притерпевают заметные изменения. Дерново-подзолистые

оглеенные почвы требуют проведения коренного улучшения (оптимизации основных I показателей плодородия). Мероприятия по оптимизации минеральных почв выполняются

комплексно, то есть одновременно с внесением органических удобрений (навоз, торф, компост), вносят известь и минеральные удобрения, что улучшает их водно-физические и агрохимические свойства.

Для мелиорируемых минеральных объектов в качестве органических удобрений обычно используется торф, содержащий до 80-90% органического вещества и являющийся более доступным и дешевым материалом. В результате внесения торфа в пахотном горизонте оптимизированной почвы изменяются минералогический состав, физические и химические свойства почвы (уменьшается плотность, увеличиваются пористость и содержание гумуса).

В процессе окультуривания супесчаных почв методом торфования существенно ; изменяется структура илистого материала. Если в исходной супесчаной почве основная

^ масса частичек менее 1 мкм агрегировала полутораокисями (71,3%), а количество

воднопептизируемого и связанного органическим веществом ила составляет соответственно 9,9 и 13,0%, то в оптимизированной супесчаной почве резко снижается доля полутораокисей ' (17-13%) как агрегирующего агента при четко выраженной тенденции роста значимости

гумусоорганических (25,5%) и тонкодисперсных почвенных минералов (59,7%).

Оптимизация мелиорированных дерново-подзолистых глееватых связносупесчаных почв методом торфования изменяет их гранулометрический состав. Так, содержание физической глины увеличивается с 18,6 до 25.9%, а ила с 8,7 до 12,9%, то есть почва переходит в легкосуглинистую. Влияние оптимизации методом торфования на агрегатное состояние дерново-подзолистой связно-супесчаной глееватой почвы заключается в увеличении количества водопрочных агрегатов, глино-гумусовых и глино-гидроксигумусовых комплексов.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что плотность твердой фазы пахотного слоя уменьшилась под влиянием торфования и в среднем за 10 лет составила следующий ряд: 2,54; 2,50; 2,47; 2,45; 2,43. Аналогичным образом изменилась и плотность почвы, только в большей степени с 1,5 до 1,2 г/ см3 . Изменение плотности наблюдается не только в первый год внесения торфа, но сохраняется в течение длительного периода.

Включение торфа в пахотный горизонт дерново-подзолистой супесчаной почвы существенным образом изменило ее основные физические свойства, вследствие чего улучшился водный и воздушный режимы созданного пахотного горизонта. В наших опытах общая пористость и степень аэрации верхнего слоя дерново-подзолистой почвы до оптимизации (контроль) составляли 40,68 и 37,51%; в результате оптимизации произошло 1

некоторое улучшение этих показателей по мере возрастания дозы органического вещества. Так, общая пористость пахотного слоя составила в среднем за годы исследований 50% при дозе торфа 400 т/га. Применение торфяных добавок на супесчаных почвах обеспечило устойчивое увеличение влагоемкости, водоудерживающей, водоподъемной способностей и уменьшение водопроницаемости, способствовало снижению коэффициента фильтрации, вследствие чего в оптимизированных горизонтах возросли запасы влаги.

Легкие минеральные почвы из-за низкой емкости поглощения и слабой сорбции не способны удерживать легкорастворимые формы минеральных удобрений и они частично вымываются в глубь профиля. После внесения торфа их обменно-поглотительная способность увеличивается в несколько раз. В условиях нашего опыта содержание подвижного фосфора возросло в первый год оптимизации почти в 2 раза по сравнению с исходной почвой, но в последующие годы снизилось вследствие нейтрализации реакции среды и образования прочносвязанных фосфатов. Содержание подвижных форм калия в результате торфования минеральной почвы достигло оптимальных величин.

Таким образом, оптимизация дерново-подзолистых почв значительно изменяет агрохимические показатели, увеличивает содержание гумуса, подвижных форм фосфора и калия, приводит значения рН к нейтральному уровню. В результате почва становится эффективно плодородной.

Сущность оптимизации торфяных и минеральных почв заключается в том, чтобы создать искусственный пахотный горизонт, аналогичный Ат дерново-карбонатных легкосуглинистых почв со следующими параметрами: мощность 30±5см, содержание физической глины 25±5%, органического вещества 7±2%, в том числе 5± 1 % гумуса, с полевой '

влагоемкостью около 40±5%, объемной массой 0,9-1,0 г/смЗ, рН в КС1 5,7-6,0, содержанием подвижных форм фосфора 7-20 и калия 14 - 17 мг на 100 г почвы. Оптимизация почв -мероприятие разовое, но срок действия продолжителен. В дальнейшем необходимо предусматривать ежегодные агротехнические мероприятия, направленные на стабилизацию установившихся оптимальных свойств почв. Разработанная технология оптимизации найдет применение при восстановлении плодородия нарушенных разработками торфяных земель, при коренной реконструкции устаревших мелиоративных систем и т. д. Оптимизация торфяных почв путем внесения минеральной добавки и комплекса других агротехнических приемов (внесение извести, минеральных удобрений) значительно повышает урожай сельскохозяйственных культур, его качество и товарность. Внесение органических удобрений (торфа) в дозах 100, 200, 300 и 400 т/га в дерново-подзолистую почву определенным образом влияет на урожай сельскохозяйственных культур. Так на

30 I

(

контрольном варианте урожай клубней в среднем за три года составил 318 ц/га; доза торфа I 100 т/га увеличивает урожай на 13,2%, дозы торфа 200, 300 и 400 т/га увеличили урожай

; картофеля соответственно на 23,4; 27,3; 30,9%. Анализируя урожайность

сельскохозяйственных культур, полученную на всех вариантах опытов, можно увидеть, что наибольшая была получена на участке с продолжительностью действия дренажа 5-8 лет (в среднем за четыре года 3,17 тыс. к.е./га). При увеличении продолжительности действия дренажа до 10-13 лет и 22-25 лет урожайность снижалась соответственно на 4,7% и 12,0%. Глубокое рыхление способствовало повышению урожайности в среднем на 0,26-0,27 тыс. к.е. независимо от срока действия дренажа. Очистка дрен обеспечивала увеличение урожайности на 0,14 тыс. к.е. с 1 га при длительности действии дренажа 5-8 лет, на 0,20 и 0,49 тыс. к.е. с 1 га при длительности действия дренажа соответственно 10-13 и 22-25 лет.

По вышеприведенным данным в расчете на один миллион рублей капитальных затрат ежегодное производство чистой продукции составляет- в зависимости от выращиваемых культур от 150 до 800 тыс. руб., срок окупаемости колеблется от 2 до 4 лет. Эти данные свидетельствуют о достаточно высокой эффективности затрат, направленных на улучшение малопродуктивных угодий методом оптимизации свойств почв. 1-1 В пятой главе описаны приемы и методы оценки эксплуатационной надежности

мелиоративных систем, условия эксплуатации дренажа с экологическим и техническим контролем его состояния, приводятся сопоставления данных обследования контролируемых дренажей с расчетами по теоретическим формулам автора. Эксплуатационные наблюдения и своевременный ремонт являются залогом эффективной работы дренажа. Существующие методы эксплуатационного надзора и контроля за действием дренажной сети предусматривают выборочный контроль за составляющими водного баланса, интенсивностью развития растений, урожайностью. Обычно эти наблюдения проводятся на выделенных участках дренажной сети. Недостаток существующего метода контроля, заключается в его трудоемкости и низкой представительности. Задача совершенствования и упрощения методов надзора за работоспособностью дренажной сети остается актуальной. Как показали исследования, осушительная система воздействует на водоприемник и прилегающую территорию. Влияние осушительной системы на водоприемник оценивают по результатам наблюдений на фоновом и контрольных наблюдательных створах. Размещение наблюдательных створов зависит от конструкции и типа осушительной системы, от размещения сбросных сооружений осушительной сети, а также, от размещения сбросных сооружений промышленного производства, коммунального и сельского хозяйств. Фоновый наблюдательный створ размещают по руслу выше водоприемника относительно водосброса ^ осушительной системы. Дополнительный контрольный створ размещают в устье

ограждающей сети (нагорного, нагорно-ловчего канала, ловчей дрены). На осушительно-увлажнительных системах дополнительный контрольный створ размещают в напорной сети оросительной насосной станции.

Экологический контроль осушительных систем устанавливает наличие сброса загрязнителей с осушаемых земель, а также устанавливает, что сброс обусловлен не нарушениями технологии выращивания урожая, а неудовлетворительной работой мелиоративной сети. С осушаемых земель на прилегающую территорию и водоприемник поступают стоки, которые включают растворы химических соединений, в том числе, агрохимических веществ, а также твердый сток почвенных фракций. Сбросы загрязнителей отмечаются, во-первых, при нарушениях технологии выращивания урожая и, прежде всего, обработок почвы и внесения агрохимикатов, во-вторых, при неудовлетворительной работе осушительной сети.

Влияние осушительной системы на уровень грунтовых вод оценивают разбивкой створов наблюдательных скважин. Методика наблюдений за уровнем грунтовых вод на прилегающей территории хорошо разработана. Вопросами контроля эффективности действия дренажа занимались многие исследователи: А.Н. Костяков, Б.С. Маслов, С.Ф. Аверьянов,

И.А.Шаров, Кац Минаев, "ШсЬетБ, Howitt, ЭеБпоуеге, ЛЪёе1-Эауеш, К^еша и др. На мелиорированных землях необходимо проводить систематические наблюдения, накапливать многолетние данные по глубине залегания уровней грунтовых вод, их водно-соленому режиму, дренажному стоку, объему воды, который откачивают насосные

станции, состоянию мелиоративной сети и ее отдельных элементов. Участок наблюдения оборудуют постоянными гидрометрическими створами для наблюдения за уровнем грунтовых вод, влажностью почвы, фиксируют места для измерения дренажного стока. Основным комплексным критерием оценки действия осушительной системы является фактическая урожайность осушаемых земель в сравнении с проектной урожайностью. Данные гидролого-мелиоративных наблюдений позволяют вскрыть причины недостаточного 1

действия осушительных систем и оценить значимость каждой причины.

На участке наблюдения предусматривают дренаж с не менее чем тремя вариантами междренного расстояния и глубиной заложения дрен. Принимают междренное расстояние, •

равное расчетному на массиве осушения, больше расчетного и меньше расчетного не менее чем на 50%. Варианты заложения дрен по глубине включают расчетную величину, больше и меньше расчетной не менее чем на 30%. Повторность опытных систем не менее чем трехкратная. Увеличение повторности опыта сопровождается ростом площади, отводимой под ^ участок, но не решает задачу повышения точности результатов. На фоне изменчивости коэффициента фильтрации по площади наблюдают вариации агротехники, доз внесения удобрений, качества обработки полей. Изменчивость этих факторов снижает точность результатов наблюдений. Для повышения точности результатов наблюдений по вариантам дренажа необходимо сокращать площадь, отчуждаемую под опыт.

Контрольный участок является составной частью осушаемого массива и на местности его граница не отмечается. Конструкция дренажной сети контрольного участка аналогична дренажной сети осушаемого массива. Дренажная сеть на контрольном участке закладывается одновременно с дренажом на прилегающих к нему участках. Для более детальной оценки параметров режима работы дренажа на среднем междренье в наблюдательных створах устраивают водобалансовые площадки. Они оборудуются кустами пьезометров, скважинами для измерения влажности почвы нейтронными влагомерами, дождемерами для измерения слоя естественных и искусственных осадков, выпавших на участок.

Важным экологическим показателем эффективности работы дренажа является интенсивность сброса с дренажными водами удобрений и средств защиты растений. Для оценки величины сброса загрязнителей А.Е.Касьянов (1991) предложил в створах контрольного участка дополнительно установить пробоотборные потайные дренажные колодцы и стоковые площадки. Предложенная конструкция участка экологического контроля дает возможность оценить экологическую чистоту технологии выращивания сельскохозяйственной культуры и принятой на массиве осушения конструкции дренажа.

Местоположение засорения определяют различными способами. Выполняют вскрытие дренажа на разных участках и определяют расход дрены. Устанавливают пьезометры в траншее или рядом с ней и замеряют напор грунтовых вод. В полость дрены вводят сопло дренопромывочной машины и по замедлению ее перемещения фиксируют местоположение засорения (Р. Эгтельсманн, 1984) Имеются и другие способы определения засорения дрен и коллекторов, но все они требуют специального оборудования и широкого применения не нашли.

Снижение интенсивности дренирования на всем массиве осушения, обусловленное заилением, заохриванием дрен, дренажных фильтров, траншейной засыпки фиксируют на наблюдательных участках. Дополнительную информацию о состоянии дренажа дает величина дренажного расхода при разной величине междренного расстояния. Причины неудовлетворительного состояния дренажа выявляет ревизия полости дрен, дренажных фильтров, траншейной засыпки.

Наряду с проведением исследований экспериментальных объектов было проведено

обследование осушительных систем и дана оценка мелиоративному состоянию осушаемых земель. Проведено сравнение рассчитанных и опытных значений скоростей фильтрации в створах контрольного участка и на массиве осушения. Было установлено, что на площади 0,84 тыс. га обследованных осушаемых земель, где мелиоративное состояние удовлетворительное, в отдельные расчетные периоды параметры мелиоративного режима отличаются от проектных показателей.

Наиболее существенное влияние на неблагоприятное мелиоративное состояние осушаемых земель оказывает снижение проницаемости подпахотных горизонтов (32% площади осушаемых земель), а также снижение водопроницаемости дренажных фильтров и траншейной засыпки (29%о площади осушаемых земель)

Приводятся результаты наблюдения скоростей фильтрации па поверхности поля в створах контрольного участка и на осушаемом массиве и расчета скоростей фильтрации находятся по нашим формулам (3). Отклонения опытных значений скоростей фильтрации от рассчитанных находились в пределах от 1,0 до 6,5%. Максимальные отклонения отмечаются в устьевом створе при удалениях от дрены на расстояние 0,1 и 0,3 от междренного расстояния (6,5 %) и (5,9%). На эксплуатационную надежность дренажа определенное влияние оказывает срок действия дренажа.

Заиление дрен определялось путем раскопок и замеров высоты заиления диаметра отверстия гончарных труб по длине дрены. Вскрытие дрен показало, что заиливающий материал в дренах во всех случаях был более тяжелым по гранулометрическому составу по сравнению с осушенными почвами. Так, до проведения очистки дрен илистая фракция заиливающего материала составляла 41-44% от суммы всех фракций, а в почвах и грунтах она не превышала 30%. После очистки дрен илистая фракция наилка превышала 33%, а фракции менее 0,01 мм составляли более 60%. В целом заиливающий материал по гранулометрическому составу можно отнести к глинам, в то время как осушенные почвы характеризовались тяжелосуглинистым составом. Результаты обследований показали, что на участке с продолжительностью эксплуатации дренажа 5 лет (1994 г.) заиление дрен составляло 12-16 мм в устьевой части, 7-12 мм в средней ее части и 7-8 мм в конце дрены. На участке с продолжительностью эксплуатации дренажа 22 года дрены были заилены на 4050% их диаметра, а мощность наилка в них соответственно составляла 26-31 мм, 15-19 и 13 I 6м. На фоне рыхления показатели заиления дрен практически не отличались от нерых-ленных участков. Таким образом показано, что при длительной эксплуатации дренажной системы (22-25 лет) заиление дрен достигает более 50% площади сечения, что указывает на необходимость проведения очистки дрен. На участках с меньшим сроком действия дренажа (5-8 и 10-13 лет) заиление дрен не превышало 30% площади сечения.

Приводятся результаты испытания способа определения места дренажа (по заявке на изобретение № 2001128719). Расстояние от истока дрены до места засорения определяют по формуле:

а)

ЛГ'ЙГ

где I - расстояние от места подачи воды в дрену до места ее засорения, м; - объем воды,

поданной в полость дрены, м ; а - коэффициент, учитывающий потери воды на впитывание; 1 - время заполнения полости дрены водой, с; ё - диаметр дрены, м; п - число 3 14 1?г,агЬгЬиттирЧТ а определяют по формуле:

м /„

ж —

«=-—, (2)

'о

где l0, w0 - половина длины дрены и объем воды необходимый для заполнения ее полости

за время t0. Отклонение измеренного l от фактического не превышало 1%.

В шестой главе приводится теоретическое обоснование мероприятий по совершенствованию систем осушения.

Анализ условий дренирования земель в гумидной зоне позволяет наметить два направления совершенствования их мелиорации. Одно направление включает разработку приемов, направленных на выравнивание скорости фильтрации на различных частях междренья, путем дифференциации мелиоративных обработок по его ширине. Необходимость дифференциации мелиоративных приемов по ширине междренья обусловлена повышенной скоростью фильтрации на придреньях. Этот факт отмечали В.В. Ведерников, С.Ф. Аверьянов. Другое направление связано с разработкой методов расчета проницаемости и размеров дренажных фильтров, траншейной засыпки с учетом проницаемости осушаемого грунта. Во всех случаях необходима картина изменения скоростей фильтрации по ширине междрений, в дренажных фильтрах и траншейной засыпке, которую можно получить только расчетно-гидродинамическими методами.

Объектом теоретических исследований является процесс фильтрации к дренам в од- I

нородном и локально-неоднородном грунтах. В качестве локальных неоднородностей рассмотрены: траншейная засыпка в целом, раздельно её верхние и нижние слои; дренажные фильтры; зоны повышенной проницаемости в средней части междрений, образованные мелиоративной обработкой. Использованы классические методы гидродинамики (Милн-Томсон, 1964, Кочин и др., 1963, Лаврентьев и др., 1987), описывающие плоскую стационарную фильтрацию под действием точечных источников и стоков в однородных и локально-неоднородных областях течения. Они включают аналитические методы и методы конформного отображения. В последнем сечение траншейной засыпки представлено в форме половины эллипса, большая полуось которого совпадает с осью дрены, а меньшая полуось -с поверхностью грунта; дренажный фильтр представлен кругом, в котором находится дрена; зоны мелиоративной обработки, дифференцированной по ширине междрений, представлены в форме половины эллипса, его малая полуось совпадает с осью дрены, а большая - с поверхностью грунта. В соответствии с классическими работами В.В.Ведерникова, С.Ф.Аверьянова, П.Я. Полубариновой-Кочиной плоская стационарная фильтрация рассматривается в комплексной плоскости. Дрена отображается как точечный сток. За контур дрены принимается эквипотенциал, проходящий через точку, удаленную от точечного стока на радиус дрены. На поверхности поля задается слой воды, который можно задавать в пахотном слое, на подошве пахотного слоя и ниже его. Находится функция комплексного потенциала течения. По функции рассчитывают удельный дренажный расход и скорости фильтрации во всей области фильтрации.

I Разработана методика расчета фильтрации при мелиоративной обработке, (

дифференцированной по ширине междрений. Методика расчета базируется на формулах расчета фильтрации к дренам при наличии над ними полуэллиптических включений. Схематизация почвенно-литологических условий и фильтрации при обработках осуществляется следующим образом. Верхняя часть почвенного профиля мощностью В, представлена слабопроницаемыми грунтами проницаемостью К2. Нижняя часть - грунтами [

проницаемостью При обработке по дифференцированной схеме в

средней части междрений шириной Bj верхний слабопроницаемый слой грунта разрушается и его проницаемость становится равной проницаемости равной проницаемости К2. В схеме j

для расчета фильтрации они изображаются полуэллипсами с осями a, b, a>b. Порядок расчета следующий: вычисляется коэффициент дренажного расхода, коэффициент скорости на междренье в зонах разрыхления, и на придренных участках , коэффициент

| равномерности скорости фильтрации на междренье К; определяется величина скорости

I фильтрации на поверхности междренья для придренных участках х < о

' V - в sh(2*'0

1СК2я/0-СОВ(2Я/ХУ (3)

аналогично и для средних частей междренья а 5 X i e + fy, при соответствующем ß ,. Приведенные в диссертации соответствующие зависимости позволяют определять оптимальные параметры дифференцированной схемы мелиоративных обработок.

На основе расчета параметров дренажа возможно совершенствование конструкции дренажа и дренажной сети.

При расчетах параметров дренажа проницаемость и размеры траншейных засыпок, дренажных фильтров или не учитывались или учитывались приближенным методом , фильтрационных сопротивлений. Так поступали: И.А. Чарный; С.Ф. Аверьянов; В.М.

' Шестаков; А.Я. Олейник, В.П. Насиковский; В.Н.Шкинкис; Кирейчева, Шишова; Skaggss,

| Tang; Bucland, Sommerfeld; Smedema, Rycrofb. Аналитические методы расчета влияния на

' дренаж траншейной засыпки, а также ее отдельных слоев в литературе отсутствуют. Размеры

и проницаемость дренажных фильтров и траншейной засыпки существенно влияют на режим работы дренажа. Надежность их работы зависит и определяется скоростями фильтрации на границе фильтр - траншейная засыпка - осушаемый грунт. Картину скоростей фильтрации позволяют построить гидродинамические методы расчета, которые реализованы в разработанной методике.

Получены формулы для расчета составляющих скоростей фильтрации на междренье:

= И ^ = (4)

Из формул видно, что существенное влияние на скорости оказывает величина Л -отношение проницаемости фильтра и осушаемого грунта. Размеры и проницаемость траншейной засыпки оказывают существенное влияние на режим работы дренажа. В мелиоративной практике траншейная засыпка может быть однородной по проницаемости. Проницаемость траншейной засыпки и осушаемого грунта могут различаться. Возможен так же случай, когда проницаемость только отдельных слоев траншейной засыпки отличается от проницаемости осушаемого грунта. Предложены методы расчета дренажа для указанных случаев. Предполагается, что характер изменения проницаемости траншейной засыпки по длине дрены не меняется. Это позволяет рассматривать плоскую задачу фильтрации. Полученные формулы показывают, что наиболее существенное влияние на коэффициенты расхода и скорости оказывает соотношение проницаемостей грунта и траншейной засыпки. Далее по степени влияния идут размеры траншейной засыпки и координаты размещения в ней дрены. Практический интерес представляет случай, когда проницаемость верхних слоев траншейной засыпки отличается от проницаемости осушаемого грунта. Анализ вычисленных коэффициентов расхода показывает, что в этом случае существенное влияние на коэффициент расхода оказывает соотношение Л проницаемости верхнего слоя траншейной засыпки и осушаемого грунта, но по сравнению с фильтрацией к дрене в траншейной засыпке это влияние меньше. Если в первом случае оно изменяется от 1,2 до 2,1 при Я =0,8, то во втором от 2,0 до 6,8.

Разработана методика расчета фильтрации к дренам горизонтального систематического дренажа с учетом проницаемости нижнего слоя траншейной засыпки в бесконечном слое грунта. Расчеты показали, что наиболее существенное влияние на коэффициент расхода а оказывает соотношение проницаемости осушаемого грунта и нижнего слоя траншейной засыпки Л. Далее по степени влияния выделяется удаление нижнего слоя от дрены

Д = / — Г) — </ — Л, и затем его размеры. Получены зависимости коэффициента расхода а от

соотношения проницаемостей нижнего слоя траншейной засыпки и осушаемого грунта его размеров Я и удаления от дрены Д. Видно из полученных выражений, что проницаемость нижних слоев траншейной засыпки оказывает весьма существенное влияние на поле скоростей фильтрации вблизи дрены. Если их проницаемость меньше |

проницаемости осушаемого грунта (Л > 0)., то в этих слоях скорость фильтрации увеличивается по сравнению с однородным грунтом. В противном случае наблюдается увеличение скорости фильтрации вокруг нижнего слоя траншейной засыпки. Изменение поля скоростей фильтрации под действием увеличения или уменьшения проницаемости нижних слоев траншейной засыпки создает на их границах зоны повышенных градиентов, что приводит к размыву грунта и кальматации дренажного фильтра.

Для моделирования фильтрации к дренам использовалась установка ЭГДА 9/60 Московского государственного университета леса, где выполнены измерения по типовой методике(Вевиоровская и др., 1962). Моделирование включало два этапа. На первом этапе проводили измерения без локального включения, что соответствовало дренажу в однородном грунте. На втором этапе вклеивались локальные включения и проводили измерения при их наличии. По полученным данным рассчитывали удельный дренажный расход на модели и коэффициент расхода. Исследованы фильтрации к дренам при наличии бесконечного числа круговых включений, фильтрации к дрене с учетом влияния верхнего слоя траншейной засыпки, фильтрации к дренам с учетом проницаемости траншейной засыпки, фильтрации к дренам в траншейной засыпке при фильтрации к дренам при

мелиоративных обработках, дифференцированных по ширине междрений. Закономерности, установленные теоретическими расчетами по формуле Полубариновой-Кочиной и по измерениям на ЭГДА удовлетворительно согласуются между собой.

ВЫВОДЫ

1. В настоящее время на части мелиорированных площадей не удается получать проектные урожайность и эффективность производства сельскохозяйственной продукции. В Центральном районе Нечерноземной зоны РФ неудовлетворительное мелиоративное состояние отмечается на 23% площади осушаемых земель. Оно обусловлено локальным заилением дрен (18% площади), площадным заилением дренажа (10% площади), снижением водопроницаемости подпахотных горизонтов (32% площади), заилением дренажных фильтров (17% площади), снижением проницаемости траншейной засыпки (12% площади). Это обусловлено не только недостатками в конструкции, строительстве и эксплуатации дренажа, низким уровнем технологии выращивания урожая на дренированных землях, но также тем, что не учитываются изменения почвенных, микроклиматических и экологических факторов и ограничения на использование водных, земельных и энергетических ресурсов. Для решения задач длительного эффективного использования мелиорированных земель необходим комплексный подход, который в соответствии с идеями А.Н. Костякова и С.Ф.Аверьянова основан на теоретических разаботках, инженерно-мелиоративных |

решениях и агромелиоративных методах создания и эксплуатации осушительных систем.

2. В многолетних полевых экспериментах исследована эффективность работы гончарного дренажа и динамики физических, физико-химических и агрохимических свойств тяжелых дерново-подзолистых оглеенных почв при разных сроках его эксплуатации. Закрытый гончарный дренаж с междреннымии расстояниями 18 м и глубиной их закладки 1,2 м улучшает водно-воздушный режим и повышает продуктивность сельскохозяйственных земель. Действие дренажа усиливается при проведении глубокого рыхления. Однако эффективность его влияния снижается с увеличением срока действия. Установлено:

-Водно-физические свойства осушенных дерново-подзолистых оглеенных почв заметно улучшаются вследствие их окультуривания, особенно на фоне глубокого рыхления. Так, в слое почвы 0-60 см плотность уменьшилась на 3-4%. На фоне глубокого рыхления показатели плотности, пористости, твердости и структуры почвы в среднем за 4 года улучшились на 5-10%, а водопроницаемость увеличилась в 3-4 раза. Продолжительность действия дренажа в течение 5-13 лет не сказывается отрицательно на этих свойствах. При более длительной работе дренажа (до 25 лет) отмечается тенденция восстановления исходных значений этих показателей.

- Химические свойства осушенных почв улучшаются. Так, в слое 0-30 см кислотность из среднекислой перешла в слабокислую (от рН 4,6-4,9 до рН 5,2-5,9). Содержание гумуса увеличилось от 1,54-1,65 до 1,63-1,75% (на 5-7%), также произошло увеличение подвижного фосфора и обменного калия до оптимальных значений.

- С увеличением длительности действия дренажа от 5-8 до 22-25 лет происходит заметное снижение модулей дренажного стока, их объемов и коэффициентов стока. Средние модули стока при этом уменьшились на 25,9%, а объемы стока - на 39,7 и 24,0% соответственно на неочищенных и очищенных от заиления дренах. Проведение очистки дрен после 22 лет работы дренажа способствовало увеличению объема дренажного стока на 33,9%, а после 5 лет работы - на 6,3%. В среднем за 4 года глубокое рыхление обеспечивало увеличение объема стока на 12,8%, а в сочетании с очисткой дрен (при длительности действия дренажа 22-25 лет) - на 54,2%. При этом продолжительность стока сокращалась на 2-5 суток при глубоком рыхлении и возрастала при увеличении срока действия дренажа от 5-8 до 22-25 лет.

- Коэффициент дренажного стока при увеличении продолжительности действия дренажа от 5-8 до 22-25 лет снизился от 0,32-0,3 до 0,19-0,21 на неочищенных дренах и от 0,34-0,38 до 0,25-0,28 на очищенных от ила дренах. Глубокое рыхление способствовало увеличению коэффициента дренажного стока на 10,5-16,0%.

-Рыхление - щелевание дренированных дерново-глеевых почв способствует увеличению дренажного стока в среднем на 22-30%, снижению уровня почвенно-грунтовых вод на 12-14 см и влажности корнеобитаемого слоя на 5-9% от наименьшей влагоемкости (НВ). При этом продуктивность зерновых увеличилась в среднем на 7,6-10,9%, викоовсяной смеси на 15,121,4%.

-Наибольшая урожайность сельскохозяйственных культур была получена на участке с продолжительностью действия дренажа 5-8 лет (в среднем за 4 года - 3,17 тыс. к.е./га). При увеличении продолжительности его действия до 10—13 и 22-25 лет урожайность снижалась соответственно на 4,7 и 12,0%. Проведение глубокого рыхления повышало урожайность сельскохозяйственных культур в среднем на 0,26-0,27 тыс. к.е независимо от срока действия дренажа. Очистка дрен обеспечивала увеличение урожайности на 0,14 тыс. к.е. с 1 га при длительности действия дренажа 5-8 лет, на 0,20 и 0,49 тыс. к.е. с 1 га при длительности действия дренажа соответственно 10-13 и 22-25 лет.

дрен способствовала снижению продолжительности переувлажнения и понижению уровней почвенно-грунтовых вод в среднем на 3-5 и 18 см соответственно при продолжительности действия дренажа 5-13 и 22-25 лет, а совместное действие очистки с глубоким рыхлением -на 16 и 26 см. Кроме того, способствовало поддержанию оптимального режима влажности почвы в засушливые периоды и уменьшала толщину наилка в 3-4 раза.

4. Установлено, что в эколого-экономическом плане торфяные и малопродуктивные минеральные почвы следует использовать в сельскохозяйственном производстве при проведении оптимизации их основных показателей плодородия путем структурной мелиорации (пескования, торфования). Длительное использование маломощной торфяной почвы в сельскохозяйственном производстве приводит к ее деградации, потере признаков торфяной и эволюционирования ее в почву, близкую по своим свойствам к дерново-подзолистым почвам.

Разработана технология оптимизации почв, которая найдет практическое применение при восстановлении нарушенных (деградированных) минеральных земель, при коренной реконструкции устаревших мелиоративных систем, при сохранении и продлении жизни торфяных почв. Торфование минеральных и пескование торфяных почв -высокоэффективный способ повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Урожай картофеля и зерновых культур повышается соответственно на 15-20%. При этом затраты на оптимизацию окупаются за 3-4 года.

5. Установлено, что суммарный эффект влияния осушения на прилегающие земли с учетом зон положительного, отрицательного и нейтрального его проявления является положительным, а имеющиеся отрицательные последствия чаще всего перекрываются положительным эффектом.

6. Предложенная система земледелия на антропогенных почвах (структура посевных площадей, рациональные севообороты, система удобрений и т.д.) позволила значительно увеличить эффективное их плодородие в среднем в 2 раза и более.

Предложенные способы и элементы технологий прошли экспериментальную проверку и апробацию в Центральном районе Нечерноземной зоны РФ. Они доведены до уровня технологий и могут использоваться в производстве.

7. Разработаны методы расчета дренажа с учетом проницаемости дренажных фильтров, траншейной засыпки, зон обработок в осушаемом грунте. Анализ полученных решений показал, что наиболее существенное влияние на режим работы дренажа оказывает соотношение проницаемостей элементов конструкции дренажа и осушаемого грунта, далее по степени влияния идет удаление границы элемента от контура дрены и размеры элемента или включения. Обоснованность предложенных методов подтверждают результаты расчета для частого случая по методу академика П.Я. Полубариновой-Кочиной, данные полевых исследований и моделирование на ЭГДА.

8. Созданы способы, снижающие отрицательное влияние на урожай неравномерности дренирования различных участков междренья и сокращения сброса нитратов в дренажные воды, путем дифференцированния мелиоративных обработок по ширине- междренья (патенты РФ №2194386).

9. Предложены новые элементы конструкции дренажа, способы контроля и эксплуатации, которые включают глубокое рыхление зон размещения истоковых участков дрен осушительно-увлажнительных систем (заявка на изобретение №2001134063) и перекрытие истоковых участков дрен, впадающих в соседние коллекторы (заявка на изобретение

№2001134064) устройство контрольных участков со сходящимися дренами и проведение комплекса наблюдений в наблюдательных створах (патент РФ № 2199625).

Предложения для проектирования и производства

1. Оптимизацию параметров дренажа на тяжелых почвах при проектировании рекомендуется устанавливать в два этапа. На первом этапе междренное расстояние и глубина укладки дрен определяются по ранее созданным методикам без учета влияния дренажных фильтров, траншейной засыпки, рыхления. На втором этапе параметры дренажа, конструкцию дренажного фильтра и состав засыпки уточняют по теоретически разработанным методам, изложенным в главах 3 и 6 диссертации. При этом оптимальными параметрами дренажа на дерново-подзолистых оглеенных почвах являются: междренные расстояния -18м, глубина закладки дрен - 1,2 м в сочетании с рыхлением почвы на глубину 0,6 м один раз в 4 года.

2. Для повышения эффективности работы дренажа и его эксплуатационной надежности необходимо проводить промывку дрен от заиления не реже одного раза в 15-20 лет. С учетом экспериментов, проведенных в Белорусском Полесье необходимо сочетать дренаж с * мероприятиями по ускорению поверхностного стока и агротехническими мероприятиями по оптимизации показателей плодородия (известкование, внесение минеральных и органических удобрений, специальных севооборотов).

3. Технологические способы экологической оптимизации плодородия мелиорируемых I* торфяных и минеральных почв предусматривают внесение песка (супеси) в дозе 12001500 т/га и торфа в дозе 300-400 т/га соответственно, один раз в 4 года.

Список основных работ на тему диссертации.

1. Гулюк Г.Г. Агромелиоративные мероприятия при длительной эксплуатации дренажа , и экологической реабилитации техногенно загрязненных земель гумидной зоны. М.:

Изд-во «МГУ», 2004. С. 115-154.

2. Гулюк Г.Г. Гидрологические свойства и продуктивность дерново-подзолистых оглеенных почв при различных режимах и продолжительности работы гончарного дренажа // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. М, 2000.19 с.

3. Гулюк Г.Г. Проблемы эксплуатации и реконструкции водных и водорегулирующих сооружений мелиоративных объектов Нечерноземной зоны // Проблемы мелиоративного строительства и водохозяйственного обустройства сельских территорий на современном этапе. Материалы международной научно-производственной конференции. Горки, 1998. С. 48-49.

4. Гулюк Г.Г. Продуктивность осушаемых дерново-подзолистых оглеенных почв // Достижение науки и техники АПК, 1999, № 12. С. 18-20. *

5. Гулюк Г.Г. Эффективность работы закрытого дренажа в зависимости от мелиоративных мероприятий и срока действия //Мелиорация и водное хозяйство,

1999, №6. С. 59-62. !

6. Гулюк Г.Г., Томин Ю.А., Мысшаков Р.Н. Структурная мелиорация торфяных почв • как способ повышения их продуктивности и долговечности. // Сб. научн. тр. «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» Рязань, 2004. с. 10-15

7. Гулюк Г. Г., Даутина Д. Б. Проблемы рационального сельскохозяйственного использования антропогенных почв, формирующихся на месте сработанных торфяников. // Сб. научн. тр. «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» Рязань, 2004. с. 324341.

8. Гулюк Г.Г., Лихацевич А.П. Влияние водного режима на эволюцию торфяных почв. // 1 Сб. научн. тр. «Экологическое состояние природной среды и научно-практические | аспекты современных мелиоративных технологий» Рязань, 2004. с. 355-365.

9. Гулюк Г.Г., Авраменко Н.М. Повышение эффективности работы мелиоративных систем на трансформированных торфяных почвах. // Сб. научн. тр. «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» Рязань, 2004. с. 414-417.

10. Гулюк Г.Г., Жибуртович К.К. Влияние мелиорации на прилегающие земли. // Сб. научн. тр. «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» Рязань, 2004. с. 491-506.

11. Гулюк Г.Г., Томин Ю.А., Мажайский Ю.А. Экологические проблемы использования торфяных почв в сельскохозяйственном производстве // Сб. науч. тр. Рязань, 2003. С. 90-94.

12. Гулюк Г.Г., Шуравилин A.B. Практикум по сельскохозяйственной мелиорации //М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 2001. С. 202-237.

13. Гулюк Г.Г., Шуравилин A.B. Эффективность гончарного дренажа в зависимости от продолжительности его действия на фоне глубокого рыхления // ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ». Вопросы мелиорации. № 2.2002. С. 5-13.

14. Касьянов А.Е., Гулюк Г.Г. Влияние локальных неоднородностей почвы на режим работы дренажа //Мелиорация и водное хозяйство, 2003, № 1. С. 22-23.

15. Касьянов А.Е., Гулюк Г.Г. Изыскания, проектирование, строительство и эксплуатация сооружений для экологического контроля осушительных систем (Рекомендации) //Минсельхоз РФ, 2003. С. 15-21.

16. Касьянов А.Е., Гулюк Г.Г. Методика экологического контроля дренажа // Мелиорация и водное хозяйство, 2003. №2. С. 21-22.

17. Касьянов А.Е., Гулюк Г.Г. Определение места засорения дрены // Тезисы докладов научно-практической конф. М.: МГУП, 2003.105 с.

18. Касьянов А.Е., Гулюк Г.Г. Способ контроля работы дренажной сети // Патент на изобретение № 2199625 по заявке № 2001123565 от 24.08.2001 МПК7 Е02ВП/00 (РФ).

19. Касьянов А.Е., Гулюк Г.Г. Способ обработки дренированных земель //Патент на изобретение № 2199198 по заявке № 2001128718 от 25.2001 МПК7 А01В79/02 (РФ).

20. Касьянов А.Е., Гулюк Г.Г. Способ обработки дренированных земель //Патент на изобретение № 2194386по заявке № 2001130746 от 15.11.2001 МПК7 A01G25/00 (РФ).

21. Касьянов А.Е., Гулюк Г.Г. Способ определения местоположения засорения дрены // Заявка на изобретение №2001128719 от 25.10.2001. МПК7Е02В11/00.

22. Касьянов А.Е., Гулюк Г.Г. Способ определения месторасположения засорения дрены //Положительное решение по заявке на изобретение №2001128719 от 25.10.2001 МПК7Е02В11/00(РФ).

Подписано в печать £5.02ЛОО&.Формат 60x84/16. Печать офсетная. Уч, печ. л. Я,5 • Тираж . Заказ 31 .

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29.

Содержание диссертации, доктора сельскохозяйственных наук, Гулюк, Георгий Григорьевич

ВВЕДЕНИЕ.:.

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ ДЛИТЕЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕЛИОРИРУЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ.

1.1. Изменение водно-физических и химических свойств осушенных минеральных почв

1.2. Изменение состава, водно-физических и химических свойств торфяных почв.

1.3. Экологическая тенденция загрязнения и деградации земель под влиянием антропогенного воздействия.

1.4. Режим работы дренажа и дифференциация мелиоративного режима на тяжелых почвах.

1.5. Условия эксплуатации мелиоративных систем и их влияние на окружающую среду и продуктивность.

Глава 2. РЕГИОНЫ, ОБЪЕКТЫ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Природно-мелиоративные условия Центрального района Нечерноземной зоны РФ.

2.1.1. Объекты, условия и методы полевых исследований в Московской области.

2.1.2. Объекты, условия и методы полевых исследований в Тверской области.

2.1.3. Объекты, условия и методы полевых исследований в Рязанской области.

2.2. Природно-мелиоративные условия Республики Беларусь.

2.2.1. Объекты, условия и методы полевых исследований в Полесье.

2.2.2. Объекты, условия и методы полевых исследований в Поозерье.

2.3. Объекты и методика теоретических исследований.

2.3.1. Фильтрация к дренам в грунтах с круговыми включениями.

2.3.2. Фильтрация к дренам в грунтах с эллиптическими включениями.

2.3.3. Фильтрация к сходящимся дренам.

2.4. Объекты и методика исследований методом электрогидродинамической аналогии

ЭГДА).

2.4.1. Исследование влияния полукруговых включений на фильтрацию к дренам.

2.4.2. Исследование фильтрации к дренам в траншейной засыпке.

2.4.3. Исследование фильтрации к дренам при дифференцированных мелиоративных обработках.

Глава 3. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

МЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМ.

3.1. Изменение свойств дерново-подзолистой оглеенной почвы в зависимости от продолжительности действия дренажа, глубокого рыхления и очистки дрен.

3.1.1. Изменение водно-физических свойств.

3.1.2. Изменение агрохимических свойств.

3.2. Изменение водного режима дерново-подзолистой оглеенной почвы в зависимости от продолжительности действия дренажа, глубокого рыхления и очистки дрен.

3.2.1. Динамика режима дренажного стока.

3.2.2. Динамика уровня почвенно-грунтовых вод.

3.2.3. Динамика влажности почвы.

3.3. Влияние осушения на состояние переувлажненных минеральных почв.

3.3.1. Изменение водно-физических свойств минеральных почв.

3.3.2. Изменение агрохимических свойств минеральных почв.

3.3.3. Биологическая активность измененной минеральной почвы.

3.4. Влияние осушения на состояние торфяных почв.

3.4.1. Изменение мезорельефа.

3.4.2. Минерализация органического вещества.

3.5. Эффективность приемов мелиорации.

3.5.1. Оценка эффективности приемов мелиорации дерново-подзолистых почв.

3.5.2. Исследование мелиоративных обработок, дифференцированных по ширине междреньев.

Глава 4. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

МЕЛИОРИРУЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ.

4.1. Влияние мелиоративных систем на прилегающие земли.

4.2. Агромелиоративные мероприятия по использованию антропогенных почв.

4.2.1. Отношение сельскохозяйственных культур к процессу сработки органического вещества.

4.2.2. Основные положения, принципы мелиоративного земледелия и луговодства на антропогенных почвах.

4.2.3. Структура посевных площадей и севооборота.

4.2.4. Агромелиоративные приемы повышения плодородия антропогенных почв.

4.3. Влияние структурной мелиорации на оптимизацию плодородия почвенных показателей мелиорируемых почв.

4.3.1. Изменение морфологических, водно-физических и химических свойств почв под действием оптимизации.

4.3.2. Оптимальные показатели плодородия торфяных почв.

4.3.3. Изменение морфологических, водно-физических, химических свойств минеральных почв под действием оптимизации.

4.3.4. Формирование плодородия оптимизированных почв.

4.3.5. Агротехнические требования к оптимизации торфяных и минеральных почв.

4.3.6. Технологические способы экологической оптимизации плодородия мелиорируемых торфяных и минеральных почв.

4.3.7. Урожай и его качество под влиянием оптимизации торфяных и минеральных почв

4.4. Принципы сельскохозяйственного использования торфяных почв.

4.5. Эколого-экономический эффект от использования агромелиоративных мероприятий при длительной эксплуатации мелиорируемых земель.

Глава 5. ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ МЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМ.

5.1. Условия эксплуатации дренажа экологически контролируемого состояния.

5.2. Результаты обследования осушительных систем.

5.3. Заиление дрен.

5.4. Технология определения места засорения дренажа.

Глава 6. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СИСТЕМ ОСУШЕНИЯ.

6.1. Теоретическое обоснование методов осушения тяжелых почв.

6.1.1. Расчет фильтрации к дренам при мелиоративной обработке, дифференцированной по ширине междрений.

6.2. Совершенствование конструкции дренажа и дренажной сети.

6.2.1. Расчет дренажа с учетом проницаемости дренажных фильтров.

6.2.2. Расчет дренажа с учетом проницаемости траншейной засыпки.

6.2.3. Результаты моделирования на ЭГДА.

6.2.4. Расчет фильтрации к сходящимся дренам.

ВЫВОДЫ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Почвенно-экологические факторы длительного использования мелиорированных земель Нечерноземной зоны"

Актуальность проблемы. Нечерноземная зона Российской Федерации и Республики Беларусь относится к регионам с пониженной биологической продуктивностью земель в связи с тем, что большая часть сельскохозяйственных угодий расположена в районах неустойчивого и избыточного увлажнения.

Вопросами изучения почвенно-мелиоративных условий Нечерноземной зоны занимались А.Н. Костяков (1960), А.Д. Брудастов (1955), Д.Г. Виленский (1955), В.И. Шраг (1954), Ф.Р. Зайдельман (1981), С.Ф. Аверьянов (1957,1969), В.К. Панов (1974) и другие.

К концу 1980 г. площадь мелиорированных сельскохозяйственных угодий Нечерноземной зоны РФ составила 2894 тыс. га, в том числе осушенных - 2346 тыс. га, орошаемых - 548 тыс.га. Закрытым дренажем осушено 1413 тыс. га, или 60%. Мелиорируемые земли по России в целом составляют 6% общей площади сельскохозяйственных угодий, производство сельскохозяйственной продукции на этих землях - 9-10% всей продукции земледелия.

В структуре земельного фонда Беларуси сельскохозяйственные земли занимают 9257,7 тыс. га, из них пахотные - 6133,2 тыс. га, по состоянию на 1.01.2^02 г. площадь осушенных земель составляла 3416,0 тыс. га, или 16,4% всей территории республики. Однако, уже к 1990 г. мелиоративное строительство значительно сократилось и основными направлениями стали окультуривание, оптимизация главных показателей плодородия и сохранение продуктивности мелиорированных земель при надежной их эксплуатации (Гулюк,1998).

Следует заметить, что в последние годы эффективность эксплуатации мелиорированных систем снизилась, что привело к ухудшению состояния осушенных земель и снижению их продуктивности на 25-35% по сравнению с проектными показателями. Отметим, что еще не достаточно исследовано и экологически обосновано изменение эффективности дренажа в зависимости от срока его действия и условий эксплуатации. Также слабо проработан вопрос об изменении почвенных условий в зависимости от срока действия дренажа при применении агромелиоративных мероприятий.

В этой связи исследования, направленные на прогноз последствий продолжительной работы мелиоративных систем, оценку изменения эффективности и разработки агромелиоративных мероприятий по их реанимации, являются актуальными и имеют существенную теоретическую и практическую значимость.

Цель работы. Комплексное изучение динамики физических, агрохимических и агрономических свойств дерново-подзолистых земель, исследование экологических, эксплуатационных и конструктивных факторов их рационального длительного использования в сельскохозяйственном производстве, разработка агротехнических мероприятий и теоретическое обоснование современного проектирования эффективных осушительных систем.

Экспериментальное и теоретическое обоснование и внедрение комплексов мелиоративных, агротехнических, эколого-технологических мероприятий, направленных на обеспечение эффективного длительного использования мелиоративных земель Нечерноземной зоны Российской Федерации и Республики Беларусь.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих задач.

1. Выявить почвенные, экологические, конструктивные, эксплуатационные факторы, обуславливающие длительность эффективного использования мелиорируемых земель.

2. Изучить закономерности применения и формирования водно-воздушного режима почв разных сроков осушения.

3. Изучить закономерности изменения водно-физических свойств почв разных сроков осушения.

4. Изучить закономерности изменения агрохимических свойств почв разных сроков осушения на фоне агротехнологий с различной степенью интенсивности применения минеральных удобрений.

5. Изучить закономерности трансформации органических веществ осушаемых почв.

6. Исследовать влияние агротехнических приемов механических обработок, внесения химических удобрений и мелиорантов, видов сельскохозяйственных культур и типов севооборотов, эксплуатационных уходов и технического состояния мелиоративных систем на почвенно-экологические факторы длительной их эксплуатации.

7. Разработать принципы и критерии оценки обеспечения эффективного длительно использования мелиорированных земель.

8. Разработаь технические и технологические решения, обеспечивающие оптимальные параметры мелиоративных режимов длительно осушаемых земель.

9. Провести агроэкологическую и экономическую оценки технологий и мероприятий, обеспечивающих длительную эксплуатацию мелиорированных земель.

Методология исследований. В качестве методологической основы использованы анализ и аналитическое обобщение результатов собственных оригинальных экспериментов и * полевых наблюдений на опытных полях Московской, Тверской, Рязанской областей и Республики Беларусь с привлечением опубликованных материалов других исследований по подобным почвенно-климатическим зонам и мелиорированным землям. Разработанные расчетные методики положены в основу созданных новых агромелиорированных приемов улучшения и реализации длительно эксплуатируемых мелиорированных систем. При проведении экспериментов и закладке полевых опытов применены стандартные методики, обеспечивающие достоверность научных результатов, обоснованность выводов и предложенных практических рекомендаций.

Научная новизна работы заключается в следующем: установлены закономерности изменения физических, водно-физических и агрохимических свойств почв мелиорируемых земель Нечерноземной зоны; выявлены закономерности трансформации органических веществ минеральных и тор* фяных почв в мелиорированных системах; предложены методы расчета параметров дренажа при наличии почвенно-мелиорированных неоднородностей; разработаны технологии агротехнических обработок мелиорированных земель, учитывающие конструктивные особенности и заложение дренажных систем; определены оптимальные параметры мелиоративных режимов использования минеральных и торфяных почв, обоснованы технологические приемы их оптимизации и перевода земель в категорию агроземов; предложена методика эколого-экономической оценки эффективности мероприятий, обеспечивающих длительную эксплуатацию мелиорированных почв.

Основные положения, выносимы на защиту:

1. Почвенные и экологические факторы и критерии оценки, обоснование выбора и расчета агромелиоративных мероприятий по эффективной эксплуатации и совершенствованию использования мелиорированных земель и осушительных систем длительного пользования в Нечерноземном районе.

2. Технические и агромелиоративные решения по обоснованию и поддержке экологической проектной продуктивности осушаемых земель и устойчивости работы мелиориатив-ных систем.

3. Способы оптимизации основных показателей плодородия торфяных почв.

Диссертация выполнена на основе личных теоретических и экспериментальных разработок автора, технических и технологических решений, защищенных патентами на изобретения РФ. Полевые исследования на мелиорированных системах Нечерноземной зоны РФ (Московская, Рязанская, Тверская области) и Республики Беларусь проведены совместно с сотрудниками научных учреждений регионов по методологии и программам, разработанных автором. Анализ, обобщение экспериментальны данных и выработка рекомендации производству выполнены автором.

Практическое значение и реализация исследований. Практическое значение гидродинамических методов расчета параметров дренажа при наличии локальных неоднородно-стей заключается в возможностях расчета фильтрации при мелиоративной обработке дерново-подзолистой оглеенной почвы дифференцированно по ширине междурядий и фильтрации к дренам в дренажных засыпках.

Все предложенные технические и технологические решения защищены 11 авторскими свидетельствами на изобретения РФ.

Технологии дифференцированных обработок дренированных земель, агромелиоративные мероприятия, технические и технологические решения по экологической надежности мелиорированных систем и оптимизации плодородия земель использованы проектными мелиоративными и строительными организациями Московской, Тверской, Рязанской и других областей центра Нечерноземной зоны России и Республики Беларусь.

Общая сумма лицензионных продаж разработок, защищенных патентами РФ, составляет 1,8 млн. рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили одобрение на конгрессе МКИД в Сеуле, на заседании НТС Мин-сельхоза РФ и НТС Минсельхоза Беларуси (2002-2003 гг.), на международной конференции «Мониторинг состояния лесных и урбосистем» (2002 г.), на научно-технических конференциях в Российском университете дружбы народов (2001 г.), в Московском государственном университете природоустройства (2002 г.), Московском государственном университете леса (2001-2003 гг.), конгрессе МКИД в Москве (2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 40 работ, в том числе монография «Агромелиоративные мероприятия при длительной эксплуатации дренажа и экологической реабилитации техногенно загрязненных земель гумидной зоны», пять брошюр, получено 11 патентов на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 323 стр. машинописного текста, включает 39 рисунков, 104 таблицы, список литературы из 337 наименований, в т.ч. 16 публикаций зарубежных авторов. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Гулюк, Георгий Григорьевич

ВЫВОДЫ

1. В настоящее время на части мелиорированных площадей не удается получать проектные урожайность и эффективность производства сельскохозяйственной продукции. В Центральном районе Нечерноземной зоны РФ неудовлетворительное мелиоративное состояние отмечается на 23% площади осушаемых земель. Оно обусловлено локальным заилением дрен (18% площади), площадным заилением дренажа (10% площади), снижением водопроницаемости подпахотных горизонтов (32% площади), заилением дренажных фильтров (17% площади), снижением проницаемости траншейной засыпки (12% площади). Это обусловлено не только недостатками в конструкции, строительстве и эксплуатации дренажа, низким уровнем технологии выращивания урожая на дренированных землях, но также тем, что не учитываются изменения почвенных, микроклиматических и экологических факторов и ограничения на использование водных, земельных и энергетических ресурсов. Для решения задач длительного эффективного использования мелиорированных земель необходим комплексный подход, который в соответствии с идеями А.Н. Костякова и С.Ф. Аверьянова основан на теоретических разработках, инженерно-мелиоративных решениях и агромелиоративных методах создания и эксплуатации осушительных систем.

Закрытый гончарный дренаж с междренными расстояниями 18 м и глубиной их закладки 1,2 м улучшает водно-воздушный режим и повышает продуктивность сельскохозяйственных земель. Действие дренажа усиливается при проведении глубокого рыхления. Однако эффективность его влияния снижается с увеличением срока действия.

Установлено:

- Водно-физические свойства осушенных дерново-подзолистых оглеенных почв заметно улучшаются вследствие их окультуривания, особенно на фоне глубокого рыхления. Так, в слое почвы 0-60 см плотность уменьшилась на 3-4%. На фоне глубокого рыхления показатели плотности, пористости, твердости и структуры почвы в среднем за 4 года улучшились на 5-10%, а водопроницаемость увеличилась в 3-4 раза. Продолжительность действия дренажа в течение 5—13 лет не сказывается отрицательно на этих свойствах. При более длительной работе дренажа (до 25 лет) отмечается тенденция восстановления исходных значений этих показателей.

-Химические свойства осушенных почв улучшаются. Так, в слое 0-30 см кислотность из среднекислой перешла в слабокислую (от рН 4,6-4,9 до рН 5,2-5,9). Содержание гумуса увеличилось от 1,54-1,65 до 1,63-1,75% (на 5-7%), также произошло увеличение подвижного фосфора и обменного калия до оптимальных значений.

- С увеличением длительности действия дренажа от 5—8 до 22-25 лет происходит заметное снижение модулей дренажного стока, их объемов и коэффициентов стока. Средние модули стока при этом уменьшились на 25,9%, а объемы стока - на 39,7 и 24,0% соответственно на неочищенных и очищенных от заиления дренах. Проведение очистки дрен после 22 лет работы дренажа способствовало увеличению объема дренажного стока на 33,9%, а после 5 лет работы - на 6,3%. В среднем за 4 года глубокое рыхление обеспечивало увеличение объема стока на 12,8%, а в сочетании с очисткой дрен (при длительности действия дренажа 22-25 лет) — на 54,2%. При этом продолжительность стока сокращалась на 2-5 суток при глубоком рыхлении и возрастала при увеличении срока действия дренажа от 5-8 до 22-25 лет.

- Рыхление — щелевание дренированных дерново-глеевых почв способствует увеличению дренажного стока в среднем на 22-30%, снижению уровня почвенно-грунтовых вод на 12-14 см и влажности корнеобитаемого слоя на 5-9% от наименьшей влагоемкости (НВ). При этом продуктивность зерновых увеличилась в среднем на 7,6-10,9%, викоовсяной смеси на 15,1-21,4%).

- Наибольшая урожайность сельскохозяйственных культур была получена на участке с продолжительностью действия дренажа 5-8 лет (в среднем за 4 года - 3,17 тыс. к.е./га). При увеличении продолжительности его действия до 10-13 и 22-25 лет урожайность снижалась соответственно на 4,7 и 12,0%. Проведение глубокого рыхления повышало урожайность сельскохозяйственных культур в среднем на 0,26-0,27 тыс. к.е независимо от срока действия дренажа. Очистка дрен обеспечивала увеличение урожайности на 0,14 тыс. к.е. с 1 га при длительности действия дренажа 5-8 лет, на 0,20 и 0,49 тыс. к.е. с 1 га при длительности действия дренажа соответственно 10-13 и 22-25 лет.

3. При увеличении продолжительности действия дренажа наблюдается повышение уровня почвенно-грунтовых вод. За период интенсивного стока из дрен (с 21 апреля по 30 июня) в среднем за 4 года их уровень залегал на глубине 90 см при длительности действия дренажа 5-8 лет и был выше на 6 и 16 см (84 и 74 см от поверхности) соответственно при увеличении его действия до 10-13 и 22-25 лет. Влажность почвы в слое 0-50 см в предпосевной и начальный периоды вегетации повышалось в среднем на 2,6-5,4% от ПВ, а продолжительность переувлажнения - на 8-12 дней при увеличении срока действия дренажа от 5-8 лет до 22-25 лет. При длительной эксплуатации дренажной системы (22-25 лет) заиление дрен достигает более 50% площади их сечения при мощности наилка 26-32 мм. На участках с меньшим сроком действия дренажа (5-8 и 10-13 лет) заиление дрен не превышало 15-30%. Глубокое рыхление обеспечивало понижение уровней в среднем на 8-9 см. Очистка дрен способствовала снижению продолжительности переувлажнения и понижению уровней почвенно-грунтовых вод в среднем на 3-5 и 18 см соответственно при продолжительности действия дренажа 5-13 и 22-25 лет, а совместное действие очистки с глубоким рыхлением -на 16 и 26 см. Кроме того, способствовало поддержанию оптимального режима влажности почвы в засушливые периоды и уменьшала толщину наилка в 3-4 раза.

Разработана технология оптимизации почв, которая найдет практическое применение при восстановлении нарушенных (деградированных) минеральных земель, при коренной реконструкции устаревших мелиоративных систем, при сохранении и продлении жизни торфяных почв. Торфование минеральных и пескование торфяных почв - высокоэффективный способ повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Урожай картофеля и зерновых культур повышается соответственно на 15-20%. При этом затраты на оптимизацию окупаются за 3-4 года.

7. Разработаны методы расчета дренажа с учетом проницаемости дренажных фильтров, траншейной засыпки, зон обработок в осушаемом грунте. Анализ полученных решений показал, что наиболее существенное влияние на режим работы дренажа оказывает соотношение проницаемостей элементов конструкции дренажа и осушаемого грунта, далее по степени влияния идет удаление границы элемента от контура дрены и размеры элемента или включения. Обоснованность предложенных методов подтверждают результаты расчета для частного случая по методу академика П.Я. Полубариновой-Кочиной, данные полевых исследований и моделирование на ЭГДА.

8. Созданы способы, снижающие отрицательное влияние на урожай неравномерности дренирования различных участков междренья и сокращения сброса нитратов в дренажные воды, путем дифференцирования мелиоративных обработок по ширине междренья (патенты РФ №2194386).

9. Предложены новые элементы конструкции дренажа, способы контроля и эксплуатации, которые включают глубокое рыхление зон размещения истоковых участков дрен осу-шительно-увлажнительных систем (заявка на изобретение № 2001134063) и перекрытие истоковых участков дрен, впадающих в соседние коллекторы (заявка на изобретение №2001134064) устройство контрольных участков со сходящимися дренами и проведение комплекса наблюдений в наблюдательных створах (патент РФ № 2199625).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА

1. Оптимизацию параметров дренажа на тяжелых почвах при проектировании рекомендуется устанавливать в два этапа. На первом этапе междренное расстояние и глубина укладки дрен определяются по ранее созданным методикам без учета влияния дренажных фильтров, траншейной засыпки, рыхления. На втором этапе параметры дренажа, конструкцию дренажного фильтра и состав засыпки уточняют по теоретически разработанным методам, изложенным в главах 3 и 6 диссертации. При этом оптимальными параметрами дренажа на дерново-подзолистых оглеенных почвах являются: междренные расстояния -18 м, глубина закладки дрен - 1,2 м в сочетании с рыхлением почвы на глубину 0,6 м один раз в 4 года.

2. Для повышения эффективности работы дренажа и его эксплуатационной надежности необходимо проводить промывку дрен от заиления не реже одного раза в 15-20 лет. С учетом экспериментов, проведенных в Белорусском Полесье необходимо сочетать дренаж с мероприятиями по ускорению поверхностного стока и агротехническими мероприятиями по оптимизации показателей плодородия (известкование, внесение минеральных и органических удобрений, специальных севооборотов).

3. Технологические способы экологической оптимизации плодородия мелиорируемых торфяных и минеральных почв предусматривают внесение песка (супеси) в дозе 12001500 т/га и торфа в дозе 300-400 т/га соответственно, один раз в 4 года.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Гулюк, Георгий Григорьевич, Москва

1. Абрегов М.М. Влияние приемов основной обработки на свойства аллювиальных дренированных почв и урожайность столовой свеклы // Автореф. дис. канд.с.-х. наук. М., 1999,17 с.

2. Аверьянов С.Ф. Вопросы управления режимом грунтовых вод // Автореф. докт. диссерт. техн. наук. М., МИИВХ, 1958. 43 с.

3. Аверьянов С.Ф. О расчете осушительного действия горизонтального дренажа в условиях напорного питания // «Научные записки МИИВХ». Т. 22,1960. С. 3-73.

4. Аверьянов С.Ф. Об осушении низинных болот // Научные записки МИИВХ. М., 1957. С. 24.

5. Аверьянов С.Ф. Основные научные проблемы осушения земель. М.: «Колос», 1969. С. 76.

6. Аверьянов С.Ф. Расчет понижения и подъема грунтовых вод при осушении системой каналов (дрен) // Гидротехника и мелиорация, № 12. 1957. С. 49-61.

7. Аверьянов С.Ф. Сравнение осушительного действия горизонтального дренажа при продольном поперечном его расположениях // «Доклады ТСХА». Вып. 67. М., 1961. С. 14—29.

8. Авраменко Н.М. Причины ухудшения водного режима на осушенных торфяных почвах Полесья // Эколого-экономические принципы эффективного использования мелиорируемых земель: Матер, междунар. научн. конф. Минск: БелНИИМиЛ, 2000. С. 151-154.

9. Агеев В.В., Динякова С.В. О некоторых аспектах понимания проблемы плодородия // Актуальные аспекты повышения плодородия почв. Ставропольская гос. с-х. акад. Ставрополь, 1994. С. 3-13.

10. Акимов Н.В. Осушающее действие закрытого дренажа в сочетании с глубоким рыхлением на серых лесных тяжелых почвах // Автореф. дис. к.т.н. М., 1985. 19 с.

11. Акимов Н.В., Печенина B.C., Черненок В.Я. Осушение тяжелых почв //В сб. «Осушение земель в гумидной зоне СССР». М., 1983. 27 с.

12. Алеканд К.Ф. и др. Причины отказа действия дренажа в Эстонской ССР // Гидротехника и мелиорация, 1984, № 3. С. 57-59.

13. Алеканд К.Ф. Исследование заиления гончарного дренажа в минеральных грунтах // Автореф. дис. канд. тех. наук. Минск, 1966. 27 с.

14. Алексанкин А.В., Дружинин Н.И. Мелиорация земель в Нечерноземной зоне РСФСР. М.: Колос, 1980. 288 с.

15. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях //Л., 1987. С. 45.

16. Алексеевский Н.И. и др. Мелиорация и использование осушенных земель. Киев, 1988. 188 с.

17. Аммосова Я.М., Орлов Д.С., Садовникова Л.И. Охрана почв от химического загрязнения. М.: Изд-во МГУ, 1989. 96 с.

18. Аравин В.И., Нумеров С.Н. Теория движения жидкости и газов в недеформируе-мой пористой среде. М.: Гостехиздат, 1953. 616 с.

19. Астапов С.В., Долгов С.И. Методы изучения водно-физических свойств почв и грунтов //Почвенная съемка. М.: Изд-во АН СССР, 1959. С. 299-334.

20. Афанасик Г.И., Белковский В.И. и др. Методика установления режимов рационального использования торфяных почв // Мелиорация переувлажненных земель: Сб. научн. работ БелНИИМиЛ, т. XLV. Минск, 1998. С. 10-30.

21. Афанасик Г.И., Голченко М.Г., Лихацевич А.П., Михайлов Г.И. Сельскохозяйственные мелиорации. Минск, 2000. С. 436.

22. Бамбалов Н.Н., Белковский В.И. и др. Агроэкологические проблемы нарушенных болотных экосистем //Экология: Информ. бюл. БелНИИЦ, № 15 (22). Минск, 1997. 32 с.

23. Барановский И.Н. Миграция азота и зольных элементов из пахотного слоя дерново-подзолистых почв Калининской области //Науч. тр. вып.1, «Сельскохозяйственное использование осушенных земель». Калинин, 1978. 77 с.

24. Белковский В.И. Улучшение свойств торфяных почв //Минск: Урожай, 1982.117 с.

25. Белковский В.И. Эффективность применения добавок минерального грунта на торфяно-болотных почвах в условиях Белоруссии //Кн. «Окультуривание почв Нечерноземной зоны в условиях ускоренной интенсификации сельского хозяйства». Л., 1977. 136 с.

26. Белковский В.И., Горошко В.М. Плодородие и использование торфяных почв. Минск: Ураджай, 1991. 293 с.

27. Белковский В.И., Даутина Д.Б., Загурский М.В. Улучшение теплового режима торфяников под кукурузу // Ж. «Кукуруза», № 4, 1975, 20 с.

28. Белковский В.И., Зоткин В.П. Основные свойства трансформированных почв //Кн. «Повышение плодородия и рациональное использование торфяных почв». М.: Рос-сельхозиздат, 1986. С. 55-57.

29. Беляева Т.В., Сапожников Е.Г. Эффективность защиты дренажа от заохривания // Гидротехника и мелиорация, 1984, № 7. С. 46-48.

30. Бергер И. Улучшение физических недостатков различных почв прибавлением извести и глины. М., 1991. 32 с.

31. Бовтрамович Ф.Б. Продолжительность понижения уровня грунтовых вод осушительной системой на прилегающей территории //НТИ «Мелиорация и водное хозяйство». Вып. 5. Минск, 1986. С. 23-25.

32. Богданович А.И. Изменение некоторых свойств периодически переувлажненных почв под действием гончарного дренажа //В сб.: «Исследования по мелиорации болот и минеральных почв». Горки, 1969. С. 102-105.

33. Богданович А.И. Осушение пылевато-суглинистых периодически переувлажненных почв разряженным и выборочным гончарным дренажем // Автореферат канд. дисс. Горки, 1963. С. 23.

34. Богданович А.И. Работоспособность дренажных засыпок при периодическом действии гончарного дренажа // В сб.: «Гидротехника и мелиорация». Горки, 1967. С. 86-94.

35. Богданович А.И. Специфика работы гончарного дренажа в пылеватых суглинистых почвах //В сб. «Мелиорация и гидротехника». Том 81. Горки, 1971. С. 39-43.

36. Богданович И.М. и др. Земля Белоруссии. Минск, 1977. С. 42.

37. Большаков В.А. и др. Нормирование загрязняющих веществ в почве //Химизация сельского хозяйства, № 4, 1991.10 с.

38. Брезгунов B.C. и др. Указания по изучению и определению выноса минеральных, органических веществ и ядохимикатов дренажными и грунтовыми водами с мелиорируемых земель. Минск, 1980. С. 12-47.

39. Брудастов А.Д. Осушение минеральных и болотных земель //Сельхозгиз. М., 1955. С. 443.

40. Брусиловский Ш.И. Влияние осушения болот на водный режим прилегающих минеральных земель // Мелиорация и использование осушенных земель. Сб. тр. Бел-НИИМиВХ. т. XIV. Минск: Ураджай, 1966. С. 123-134.

41. Брусиловский Ш.И. Результаты исследований способов осушения тяжелых почв в условиях Белорусской ССР //В кн. «Осушение тяжелых почв». М., 1981. С. 30—41.

42. Брусиловский Ш.И., Евчик П.П. Глубокое рыхление тяжелых почв // Обзорная информация. Экспресс-информация, вып. 15. «Осушение и осушительные системы» М.: ЦБНТИ, 1978. С. 58.

43. Булавко А.Г. Гидрологическая роль торфяных месторождений и использования их в сельском хозяйстве // Тез. докл. научн. конф. Минск, 1981. С. 38-41.

44. Бурматов И.М., Емельянова И.М., Петрова М.П. Изменение водного и температурного режимов торфяно-болотных почв при различных добавках минерального грунта // Кн. «Мелиорация путь к высоким урожаям». JL, 1975. 101 с.

45. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы определения водно-физических свойств почв и грунтов. М.: «Высшая школа», 1973. 399 с.

46. Важенина Е.А. Химические и минералогические исследования почв в окрестностях металлургических предприятий // Бюлл. ин-та В.В. Докучаева. Вып. 35. М.,1983.26 с.

47. Ванеян С.С., Вашнякова А.Ф., Корчагин В.В. Изменение плодородия аллювиальных луговых почв в интенсивном овощном севообороте //Мелиорация и водное хозяйство, 2003. № 5. С. 13-15.

48. Василевская В.Д. Проблемы и опыт составления карт устойчивости почвенного покрова к антропогенным воздействиям //Ж. «Биологическая наука», № 9, 1990. С. 51-59.

49. Ведерников В.В. Теория фильтрации и ее применение в области ирригации и дренажа. M.-JL: Госстройиздат, 1939. 248 с.

50. Виленкин С.Я. Статистическая обработка результатов исследования случайных функций. М.: Энергия, 1979. 469 с.

51. Виленский Д.Г. и др. Систематическое описание почв Мещерской низменности. // Кн. «Исследование природных условий сельского хозяйства Мещерской низменности». М.: Изд-во МГУ, 1961. С. 22-109.

52. Виленский Д.Г. Мещерская низменность и ее комплексное исследование //Кн. «Исследование природных условий сельского хозяйства Мещерской низменности». М.: Изд-во МГУ, 1961. С. 13-20.

53. Виленский Д.Г. Почвенный покров Мещерской низменности и задачи повышения плодородия почв // Сб. «Осушение и освоение земель Мещерской низменности». М.: Сельхозгиз, 1955. С. 12.

54. Вильяме В.Р. Собрание сочинения. Том 6. М.: Изд-во «Сельхоз. Литер», 1951.316 с.

55. Владимиров Б.В., Алексашина В.В. Экологические проблемы антропогенного воздействия на городскую среду //Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов. Т. 22. М.: ВИНИТИ, 1988. С. 83.

56. Воробьев Н.И. Причины переувлажненности земель в Северо-Западной зоне РСФСР //Гидротехника и мелиорация, 1981, № 7. С. 46-48.

57. Гармаш Г.А. Распределение тяжелых металлов в почве в зоне воздействия металлургических предприятий //Почвоведение. № 2. 1985. С. 27-29.

58. Гейтман Б.Г. Способы осушения минеральных почв Нечерноземной полосы //Ж. Гидротехника и мелиорация. 1953. № 4. С. 45-54.

59. Гейтман Б.Г., Писарьков Х.А. Осушение сельскохозяйственных земель. М.-Л., 1955.251 с.

60. Германов В.П. Температурный режим осушаемых почв Северной Карелии и методы его регулирования // Кн. «Водный и тепловой режим осушаемых почв Карелии». Петрозаводск, 1981. С. 32-35.

61. Гесть Г.А. Изменение агрофизических свойств дерново-подзолистых временно избыточно увлажняемых (слабоглееватых) легкосуглинистой и связносупесчаной почв при различных способах обработки //Автореф. канд. дис. Минск, 1999. С. 20.

62. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Изд-во «Высшая школа», 1988. С. 55-58.

63. Говорина В.В., Виноградова С.Б. Минеральные удобрения и загрязнение почв тяжелыми металлами //«Химизация сельского хозяйства», № 3,1991. С. 97-98.

64. Головко Д.Г. Земледелие на осушенных болотах. М.: Моск. рабочий, 1969. С. 9-14.

65. Головко Д.Г. Применение удобрений (микроудобрения) //Кн. «Земледелие на осушенных болотах». М.: Московский рабочий, 1969. С. 82-87.

66. Головко Д.Г., Зоткина Т.А. Пищевой режим торфяников при различном осушении // Сб. «Осушение, орошение и освоение земель». Рязань, 1973. С. 96-101.

67. Гордин И.М. Закрытый дренаж в тяжелых почвогрунтах //В сб. «Мелиорация земель Нечерноземной зоны СССР». М., 1967. С. 188-192.

68. Губарь Н.С., Кривоносов и др. Сельскохозяйственные мелиорации в Нечерноземной полосе. М.: «Колос», 1964. 165 с.

69. Гулюк Г.Г. Агромелиоративные мероприятия при длительной эксплуатации дренажа и экологической реабилитации техногенно загрязненных земель гумидной зоны. М.: Изд-во «МГУ», 2004.232 с.

70. Гулюк Г.Г. Продуктивность осушаемых дерново-подзолистых оглеенных почв // Достижение науки и техники АПК, 1999, № 12. С. 18-20.

71. Гулюк Г.Г. Эффективность работы закрытого дренажа в зависимости от мелиоративных мероприятий и срока действия //Мелиорация и водное хозяйство, 1999, № 6. С. 59-62.

72. Гулюк Г.Г., Лихацевич А.П. Влияние водного режима на эволюцию торфяных почв. // Сб. научн. тр. «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» Рязань, 2004. с. 355-365.

73. Гулюк Г.Г., Жибуртович К.К. Влияние мелиорации на прилегающие земли. // Сб. научн. тр. «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» Рязань, 2004. с. 491-506.

74. Гулюк Г.Г., Томин Ю.А., Мажайский Ю.А. Экологические проблемы использования торфяных почв в сельскохозяйственном производстве // Сб. науч. тр. Рязань, 2003. С. 90-94.

75. Гулюк Г.Г., Шуравилин А.В. Практикум по сельскохозяйственной мелиорации //М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 2001. С. 202-237.

76. Гулюк Г.Г., Шуравилин А.В. Эффективность гончарного дренажа в зависимости от продолжительности его действия на фоне глубокого рыхления // ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ». Вопросы мелиорации. № 2. 2002. С. 5-13.

77. Даншев Т.Н., Санников Г.П. Эксплуатация осушительных систем. J1.: Лениздат, 1964.155 с.

78. Добровольский В.В. Биосферные циклы металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение, № 4, 1997. С. 431-433.84.

Информация о работе

Гулюк, Георгий Григорьевич
доктора сельскохозяйственных наук
Москва, 2005
ВАК 06.01.03

Диссертация

Почвенно-экологические факторы длительного использования мелиорированных земель Нечерноземной зоны - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы