Особенности осушения минеральных переувлажненных почв - Рефераты по географии

Рефераты по географии > Особенности осушения минеральных переувлажненных почв
Страница: 2/4

Н,см 0 -- - - - - - - - - - - - - - - - - ########### - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

20 - - - - - - - - - - - - - - - - - ############# - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - ################## - - - - - - - - - - #####- - - - - - -

40 ########### ###############################################

################################################################

################################################################

60 ################################################################

################################################################

################################################ -- -- ####

80 ####### ######### ####################### - - - - - - - - - - # - -

100 - - - - ### - - - - ####### ##### - - - - - - - - - - - - - - -

120 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

140- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

######## - - - - - - -

######## ВЗ - (0,9 ПВ - ПВ) - - - - - - - ПВ, верховодка

Рисунок 1 Положение верховодки во влажный год в профиле дерново- подзолистой

глееватой почвы.

(Зайдельман , 1969)

При изучении режима влажности дерново-подзолистых неоглеенных и глубокооглеенных почв в сухие годы после выпадения дождей наблюдалось отчётливое увеличение влажности в их нижних горизонтах, причём влажность вышележащих слоёв почвенного профиля в течение длительного периода остаётся меньше предельной почвенной влаги (ППВ) и влажности разрыва капиляров (ВРК).

Другими словами наблюдается явление миграции гравитационной влаги через слои почвы с неизменно высокой аккумулирующей способностью, при этом происходит значительное увлажнение нижних горизонтов при влажности верхних ниже ППВ. Данное явление можно объяснить следующим образом : в сухой период, при выпадении ливневых дождей, на поверхности почвы формируется сток, несущий влагу в нижние слои почвы. При этом гравитационная влага, не успевая увлажнить верхние горизонты, попадает в трещины (или свободные корневые хода) сухой почвы и быстро проходит в нижние слои почвенного профиля. Гравитационная влага, попавшая в глубокие слои сухой почвы по крупным трещинам, впитывается влагоёмкой толщей.

Если почва сырая, то гравитационная влага застаивается в вертикальных глубоких каналах и обусловливает оглеение их стенок (при этом создаются мощные вытянутые оподзоленные языки).

Миграция влаги по трещинам наиболее отчётливо проявляется, по видимому, в дерново-подзолистых глубокооглеенных почвах (Зайдельман, 1969).

3. Осушение заболоченных почв с низкой

водопроницаемостью

Почвы с низкой водопроницаемостью формируются на суглинистых и глинистых почвообразующих породах - моренных, покровных лёссовидных, озёрно-ледниковых и пермских отложениях. На этих породах формируются почвы с низким значением коэффициента фильтрации под влиянием процессов подзоло- и глееобразования. Коэффициенты фильтрации на них обычно не превышают 0,005 - 0,1 м/сут, наблюдается застаивание гравитационной влаги, которая затрудняет или исключает любые сельскохозяйственные работы.

В таблице № 1 приведена классификация почв для оценки работы дренажа. Как следует из этих данных тяжёлые почвы характеризуются низкими значениями Кф, которые свойственны водоупорным горизонтам.

Таблица 1


Классификация Кф почв для оценки работы

дренажа, по Эггельсманну, 1984.

Кф, м/сут оценка

Кф

менее 0,01 крайне низкий водо-

упор-

0,01 - 0,06 Очень низкий ных

гор-тов.

0,06 - 0,15 Низкий

0,15 - 0,40 Средний

0,40 - 1,00 Высокий


1,00 - 2,50 Очень высокий


Более 2,50 Крайне высокий

Возникают определённые сложности осушения минеральных суглинистых и глинистых почв с низкой водопроницаемостью, т.к. при заполнении дренажной траншеи обратной засыпкой очень быстро восстанавливаются исходные свойства почвы, обусловливающие её низкую водопроницаемость.

В этом случае важно правильно и комплексно применять гидротехнические, агромелиоративные и агрономические мероприятия.

4. Гидротехнические мероприятия по ускорению поверхностного и дренажного стоков

Если почвы с невысокой водопроницаемостью заболочены поверхностными водами, то регулирующая сеть осушителей должна быть усилена шлюкерами, ложбинами, траншейными фильтрами.

Шлюкер - колодец, поглощающий воду, располагают в понижениях. Он используется для отвода поверхностных вод через дренажную систему. Шлюкер представляет собой каменный и гравийный фильтр, подсоединённый к коллектору самостоятельной дреной. В частности такого рода приспособления могут использоваться для борьбы с намывными склоновыми водами : «В условиях заболачивания поверхностными намывными склоновыми водами наряду с использованием дренажа в составе гидротехнических мероприятий необходимо предусмотреть устройство в гидроцентрах западин поглотителей (шлюкеров), обеспечивающих сброс поверхностных гравитационных вод непосредственно в коллекторную сеть или в магистральный канал » (Зайдельман, Тюльпанов, Ангелов, Давыдов, 1998 ).

Траншейный фильтр - служит для связи поверхностных горизонтов и дренажной линии. Изготавливают его из гравия, керамзита и других подобных материалов, которыми засыпают фильтр до подошвы пахотного горизонта .

Ложбина - это канал, который имеет пологие откосы. Эти откосы засеваются возделываемой культурой. С помощью ложбины вода отводится из понижений в открытый канал .

5. Агромелиоративные мероприятия

5.1. Агромелиоративные мероприятия по ускорению поверхностного стока

Используют следующие приёмы для ускорению поверхностного стока - планировка, профилирование, гребневание, квали.

Планировка- в районе почв с низким коэффициентом фильтрации должна проводиться очень осторожно ; хорошо зарекомендовала себя кулисная планировка.

Профилирование- придание поверхности определённого уклона.

Узкозагонная пахота (вспашка в свал) - при этом приёме формируются разъёмные борозды. По ним вода отводится за пределы осушаемой территории.

Грядование и гребневание - приём, направленный на осушение территории при помощи увеличения её испаряющей поверхности .

Квали - представляют собой выпуклые гряды , а между ними проходят небольшие каналы или разъёмные борозды. Эффективнее всего их использование в сочетании с дренажной сетью. Используют их в основном в странах субтропического климата.

5.2. Агромелиоративные мероприятия по ускорению внутрипочвенного стока

В основном применяют три приёма : кротование, глубокое мелиоративное рыхление, чизелевание.

Кротование - приём, направленный на пере- распределение почвенной влаги, находящейся в избытке в верхних слоях почвенного профиля, в нижние горизонты , и их аэрацию . Кротовины создают обычно на глубине 40-60 см (Зайдельман, 1996). «Кротовые дрены прокладывают кротодренажными машинами с уклоном 0,02 - 0,002. Длина дрен может быть равна 50-200 м. Кротовый дренаж без крепления стенок применяют преимущественно на тяжёлых глинистых и торфяных почвах. В последнее время стенки дрен начали укреплять путём введения в них суспензий хорошо разложившегося торфа, раствора сульфата железа, цемента и раствора других специальных составов. Кротовые дрены подсоединяют или к открытым каналам или к собирателям закрытого типа. Устья кротовых дрен выходящие в собиратель, укрепляют гончарными или бетонными трубками» (Дьяконов, Аношко, 1995). Кротование проводится вместе с пахотой или отдельно от пахоты.

Глубокое мелиоративное рыхление- Возможен также приём глубокого мелиоративного рыхления. «В настоящее время в отечественной и мировой практике применяются три разных типа рыхлителей: 1)Глубокие жёсткие рыхлители пассивного действия, 2)активные рыхлители с подвижным лемехом, совершающим возвратно-поступательные движения в вертикальной плоскости и обеспечивающим лучшее рыхление почв при меньшем тяговом усилии, и 3) рыхлители пневматического действия ... (Зайдельман, 1986). Задача глубокого мелиоративного рыхления почв с близким залеганием к поверхности водоупорных горизонтов состоит в «изменении неблагоприятных физических свойств подпахотных горизонтов на глубину 0,6 - 1,0 м, в переводе поверхностного стока во внутрипочвенный и его ускорение.» (Зайдельман, 1986). Другими словами в задачи глубокого мелиоративного рыхления почв с водоупорным иллювиальным горизонтом входит рыхление водоупорного горизонта с целью обеспечения связи гравитационной влаги, находящейся в верхних слоях почвенного слоя, с дренажной системой. В противном случае такая связь будет осуществляться только через редкие ходы червей, скорость её прохождения будет значительно меньшей и неблагоприятные условия для растений - застой влаги - отразятся на урожае с данного участка.

«Тяжёлые почвы с выраженными иллювиальными и элювиальными горизонтами занимают огромные площади в России и за рубежом. Их автоморфные и гидроморфные варианты, выделяемые в национальных классификациях как подзолистые, бурые лессивированные, подзолисто - болотные, псевдоглеи и т.д., обладают одним несомненно общим свойством- чёткой дифференциацией профиля на верхнюю относительно проницаемую и нижнюю- водоупорную и плотную зоны. Это позволяет признать, что по гидрологическому режиму рассматриваемые почвы должны иметь определённое сходство. » (Зайдельман, 1998).

Глубокое мелиоративное рыхление улучшает водопроницаемость суглинистых и глинистых почв, а также улучшает плотность сложения почвы. Следует опасаться неправильного применения глубокого мелиоративного рыхления : при использовании его на заболоченных бездренажных почвах условия для сельскохозяйственных работ становятся хуже и обычно снижается урожай .

При сплошном рыхлении рыхлится вся толща почвы, а при сплошном рыхлении-кротовании создаются кротовины ниже зоны рыхления .

Повторное рыхление осуществляют через 4-5 лет после капитального строительства. Проводится оно на глубину 0,4 м.

Чизелевание - мероприятие, направленное на разрушение уплотнённых горизонтов , находящихся под пахотным слоем до глубины 40- 45 см, и осуществляющееся с помощью специальных чизельных плугов (Зайдельман, 1996).

Говоря о почвах Нечернозёмной зоны, нужно отметить, что основным объектом глубокого мелиоративного рыхления здесь служат суглинистые и глинистые почвы, коэффициент фильтрации которых в слое 30- 80 см менее 0,2 - 0,3 м/сут. Разрыхлённые почвы здесь известкуются с целью улучшения их физических свойств. Кроме того с этой же целью в них вносят органические и минеральные удобрения. Почвы здесь формировались, как отмечалось выше, на суглинистых и глинистых покровных, моренных, озёрно-ледниковых, аллювиальных слабоагрегированных породах.

Эти почвы по применению глубокого мелиоративного рыхления делят на 3 группы :

Почвы на карбонатных мелкозёмистых породах ; материнской породой здесь служат элювий пермских отложений, озёрно-ледниковые карбонатные отложения, в том числе и ленточные глины. Эти почвы не требуют внесения извести . В эту группу можно отнести пойменные тяжёло иловато-глеевые, дерново-глеевые слитые почвы.

Кислые суглинистые и глинистые почвы , супесчаные почвы на двучленных водно-ледниковых отложениях. На глубине 30- 40 см эти почвы подстилаются суглинками и глинами.

Почвы на которых проведение глубокого мелиоративного рыхления нецелесообразно. К таким почвам принадлежат пойменные дерновые зернистые, торфяные почвы, болотно-подзолистые почвы на тонкослоистых кислых ленточных глинах, почвы, содержание камней в которых превышает 1% , т.е. 100 м3/га, или если содержащиеся в почве камни превышают размер 0,3м.

6 . Агрономические мероприятия

Существуют и другие проблемы. Так, при влажности равной или выше 75 % полной влагоёмкости, колёсные трактора и другая колёсная техника резко снижает скорость передвижения по такой почве, что делает более трудоёмким сельскохозяйственные работы: машины испытывают затруднения или при этом полностью исключается возможность их перемещения по полю.

При такой ситуации в дренаж вода не поступает, а почва, по которой ведутся сельскохозяйственные работы, не способны обеспечить эффективное их проведение. Это положение обычно на дренированных тяжёлых болотно- подзолистых почвах Нечерноземья. Для борьбы с такой ситуацией, следовательно, должен применяться комплексный подход гидротехнических, агромелиоративных и агрономических мероприятий, направленных на осушение таких территорий. Конкретно они заключаются в сбросе поверхностных вод, восстановлении гидравлической взаимосвязи переувлажнённого пахотного слоя с дренажной системой, усиление испарения с поверхности данной территории за счёт увеличения её площади, использовании травопольных севооборотов, удобрений и, как следствие, получение высоких урожаев с целью оструктуривания и увеличения мощности пахотного слоя данных почв.

Тяжёлая техника не должна использоваться на данной территории, т.к. её применение приведёт к обесструктуриванию верхнего слоя (пахотного слоя). По этим причинам лучше использовать трактора с небольшим давлением на почву. Примером таких машин могут служить «трактора колёсного типа К-701, Т- 150 на удвоенных скатах, полугусеничные и гусеничные машины, оказывающие удельное давление не более 80 - 120 кПа.» (Зайдельман, 1996).

Наравне с проблемой негативного воздействия тяжёлой техники на почву, видна проблема «резкого ухудшения гидрологического состояния бесструктурных дерново- подзолистых почв с утяжелением гранулометрического состава почвообразующих пород. В экстремальном случае (дерново- подзолистые почвы на ленточных глинах) верховодка в пахотном горизонте прослеживается как в неоглеенных, так и в оглеенных почвах на протяжении значительной части посевного периода. Во влажные годы пахотный горизонт находится в состоянии длительного увлажнения не только в предпосевной и посевной периоды, но и во время уборки. Также продолжительность обводнения пахотного горизонта тесно и прямо пропорционально связана со степенью заболоченности почв. На бесструктурных почвах с элювиально- иллювиальным строением профиля эта закономерность проявляется наиболее отчётливо. Вместе с тем на структурных пойменных почвах, а также на песчано-супесчаном двучлене обводнение пахотного горизонта в почвах начальных стадий заболоченности не проявляется столь резко или отсутствует вообще (например, на среднемощных двучленах в средние по влажности годы) (Зайдельман, 1991).

Практика осушения и сельскохозяйственное использование гидроморфных почв показывает, что:

а) В почвах южной тайги с однородным супесчано- песчаным профилем на начальных стадиях гидроморфизма возможно получение большего урожая, чем на автоморфных почвах. Этот факт можно объяснить тем, что в глубокооглеенных почвах происходит более эффективное распределение влаги на протяжении вегетационного периода сельскохозяйственных культур.

б) В то же самое время, в Нечернозёмной зоне находятся минеральные почвы, в которых появление начальных признаков гидроморфизма является индикатором того, что экологическая обстановка данного района ухудшается и ведёт к потере урожая яровых и озимых культур по сравнению с автоморфными почвами. «Как правило, это почвы, в которых выпадение относительно небольших осадков вызывает немедленное обводнение всей корнеобитаемой зоны ...» (Зайдельман, 1991).

в) В Нечерноземье имеются и такие почвы, с экстремально низким коэффициентом фильтрации неоглеенных автоморфных почв Кф = 0,005 - 0,001 м/сут, где зафиксировано снижение урожая на почвах с начальными признаками гидроморфизма по сравнению с автоморфными дренированными почвами, и даже увеличение получаемого урожая после дренирования автоморфных почв (Зайдельман, 1991).

Заключение

В заключение следует подчеркнуть, что рассматриваемая в этой работе проблема очень важна, т.к. при помощи осушительной мелиорации в Нечернозёмной зоне можно значительно увеличить плодородие почвы и устранить переувлажнение пахотных угодий.

Затраты на проведение такого рода работ, при правильном и грамотном их проведении оправдают себя в ближайшем времени.

Мелиоративные мероприятия находятся в тесном соответствии с особенностями почвенного покрова, генезисом и составом почвообразующих пород.

На лёгких почвах состав мелиоративных мероприятий достаточно прост, для этого следует придерживаться следующей схемы :

Рисунок 2

Мероприятия по осушению тяжёлых агрегированных или бесструктурных

лёгких почв .