64. Изменения климата, связанные с мелиорацией земель. Мелиорация сельскохозяйственных земель

Сельскохозяйственные угодья являются важнейшим природным ресурсом, обеспечивающим существование человечества. Поэтому огромное значение имеет сохранение целостности почвенного покрова, поддержание плодородия почв для обеспечения постоянно растущего населения продуктами питания. Вопросами стабилизации и улучшения состояния сельскохозяйственных угодий занимается мелиорация.

Под мелиорацией понимается система организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на улучшение земель в целях создания наиболее благоприятных условий для развития сельского хозяйства или общего оздоровления природной среды.

Мелиорация не только повышает продуктивность сельского хозяйства, но и создает базу для его устойчивого развития в различные по погодным условиям годы во всех природных зонах, обеспечивает гарантированные высокие урожаи сельскохозяйственных культур, вносит коренные изменения в условия сельскохозяйственного производства, сохраняет и улучшает состояние окружающей среды. По словам В.А. Ковды (1977 г.), с помощью мелиорации человек перестраивает самоуправляемую экологическую систему, вносит в нее новые структурные компоненты и превращает ее в управляемую многокомпонентную агроэкосистему, дающую высокую продукцию необходимого человеку органического вещества.

Объектами мелиорации могут быть: 1) земли с неблагоприятными условиями водно-воздушного режима (болота и заболоченные земли, засушливые степи, полупустыни и пустыни); 2) земли с неблагоприятными физическими и химическими свойствами (засоленные, тяжелые глинистые почвы, пески и т.д.); 3) земли, подверженные механическому воздействию воды или ветра (овраги, легко размываемый почвенный покров, склоновые территории), на которых осуществляются противоэрозионные мероприятия. В зависимости от объекта и способа воздействия на почву и растения различают гидротехническую, агротехническую, лесотехническую, химическую и культуртехническую мелиорацию.

Наиболее существенное влияние на улучшение природных условий оказывает гидротехническая мелиорация (орошение, обводнение и осушение), изменяющая водно-воздушный режим почвы. Для этого строятся оросительные и осушительные каналы, трубопроводы, создаются водохранилища и плотины.

Агротехническая мелиорация изменяет физические и химические свойства почвы, содержание различных питательных элементов и обеспечивает в конечном итоге повышение ее плодородия. Она включает различные виды вспашек, почвоуглубление, залужение крутых склонов, улучшение лугов и пастбищ, снегозадержание.

Под лесотехнической мелиорацией подразумевается улучшение земель путем выращивания древесной растительности. Сюда относятся облесение местности, закрепление движущихся песков, создание защитных лесных полос и т.д.

Химическая мелиорация применяется для улучшения свойств земель путем внесения химических препаратов.

Культуртехническая мелиорация позволяет улучшать состояние поверхности почвы путем удаления камней, пней, кустарника, планировки поверхности.

Улучшение механического состава и структуры почв. Для улучшения микроагрегатного состава почв используют разновидности земельных мелиораций — пескование и глинование.

При песковании торфяно-болотных или глинистых почв в них вносят песок. При этом у тяжелых глинистых почв улучшается гранулометрический состав и водно-физические свойства, снижается дефляция, у торфяно-болотистых почв снижается опасность возникновения пожаров.

Пескование существенно улучшает микроклимат почвы, благодаря чему увеличивается период биологической активности, и почвы становятся более пригодными для теплолюбивых культур.

Улучшение физических и тепловых свойств почв способствует развитию корневой системы растений, уменьшает их полегание, снижает засоренность посевов и, как следствие, приводит к повышению урожаев и улучшению качества сельскохозяйственной продукции. Чаще всего пескование используют для улучшения торфяно-болотистых почв. В зависимости от типа торфяной залежи дозы песка колеблются от 200—300 до 500—600 м³/га.

Песок завозят на торфяник, разравнивают по поверхности бульдозером или грейдером, после чего перемешивают с торфом дисковыми боронами (смешанный метод пескования):

На высокозольных торфяниках (с зольностью более 20%) используют насыпной метод пескования, когда крупнозернистый песок вносят повышенной нормой — до 1000—1500 м³/га — и без перемешивания возделывают сельскохозяйственные культуры непосредственно на песчаном слое.

В мелкозалежные торфяники песок вносят путем глубокой запашки специальным плугом с оборотом пласта на 110—140°. В результате образуется своеобразный почвенный профиль с чередующимися прослоями торфа и песка.

Срок окупаемости затрат на пескование торфяников обычно не превышает 1—4 лет, а положительное влияние на почву прослеживается до 30—40 лет и более.

Глинование, т.е. внесение глины, используют на песчаных, супесчаных и легких торфяно-болотных почвах. Оно улучшает их структуру, микроагрегатное состояние и водно-физические свойства. Вносимый глинистый субстрат (так же, как песок при песковании) должен быть однородным по гранулометрическому составу, свободным от вредных для сельскохозяйственных растений химических соединений, содержать минимальное количество гравия, щебня и древесных остатков и обладать реакцией среды, близкой к нейтральной.

В зависимости от мелиорируемой почвы, дозы глины колеблются от 200 до 500—600 м³Да. Нередко глинование сопровождают внесением извести. Заранее привезенный на мелиорируемый участок глинистый грунт обычно разравнивают в начале зимы по промерзшей земле.

Оструктуривание почв. Если физические свойства почвы в данной местности являются фактором, ограничивающим урожай, а оструктуривание его устойчиво повышает, целесообразно применение искусственных структурообразователей почвы (ИСП).

Для оструктуривания почв широко применяются ИСП как естественного, так и искусственного происхождения, улучшающие водно-физические характеристики почв и повышающие их устойчивость к водной и ветровой эрозии.

В качестве ИСП для улучшения структуры почв давно и успешно используют щелочные силикаты — тонкодисперсные аморфные коллоиды силикатов натрия и калия, известные под названием жидкого стекла.

Во время внесения в почву щелочных силикатов ее необходимо увлажнить путем дополнительного полива. Норма расхода силикатных препаратов зависит от содержания в почве углерода и повышается с возрастанием его содержания. Как правило, она лежит в пределах 0,5—1,5 т/га. Силикатизация дает существенные прибавки урожая практически всех важнейших сельскохозяйственных культур, но, к сожалению, продолжительность действия щелочных силикатов не

Одним из приемов, наиболее часто используемых в практике сельского хозяйства для улучшения структуры почв, уменьшения температурных колебаний и испарений влаги с поверхности, является мульчирование, т.е. укрывание поверхности почвы различными органическими материалами — опилками, торфом, соломой и т.п. или неглубокая заделка их в самый верхний слой почвы. Аналогичный эффект дает жидкое мульчирование — разбрызгивание по поверхности почвы водно-битумных эмульсий, покрывающих почву тонкой пленкой и проникающих в ее поверхностный слой.

Осушение избыточно увлажненных земель в зависимости от типов водного питания и причин избыточного увлажнения осуществляют путем понижения уровня грунтовых вод, снижения их напорности, ускорением стока поверхностных вод и отвода воды из пахотного горизонта, ограждением осушаемой территории от притока со стороны поверхностных и грунтовых вод. Для этого используют различные виды дренажа (горизонтальный и вертикальный) и открытые каналы. Пахотные земли в настоящее время осушают преимущественно закрытым горизонтальным дренажем.

На любом объекте вследствие многообразия типов водного питания и причин избыточного увлажнения применяют не один, а обычно несколько методов и способов осушения в различных сочетаниях.

Осушением избыточно увлажненных земель регулируется водный режим корнеобитаемого слоя почвы, но земли остаются неплодородными и неокультуренными, то есть не подготовленными для. получения на них высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Поэтому осушение следует рассматривать как начало работ по мелиорации болотных земель. После осушения в целях превращения этих земель в сельскохозяйственные угодья проводят комплекс культуртехнических мероприятий: подготовку или улучшение поверхности участка, создание и окультуривание пахотного слоя.

Однако при неправильном осушении наблюдается понижение уровня фунтовых вод до недопустимых пределов, что вызывает переосушку земель, а также происходит ветровая эрозия, быстрая минерализация торфа, изменение количественного состава вод, растительного покрова и животного мира.

Проведение осушения избыточно увлажненных земель должно сочетаться с орошением, необходимым для нормального роста и развития сельскохозяйственных культур, страдающих от недостатка влаги в корнеобитаемом слое почвы в летние периоды. Гарантированное водообеспечение осушаемых болот предохраняет торфяные почвы от возможных случаев пожара, возникновение которых вызывается способностью торфа самовозгораться в результате разложения органического вещества при благоприятном для этого температурном режиме и влажности торфа. Современная осушительно-увлажнительная система состоит из двух частей: осушительной (для удаления избыточных вод) и увлажнительной (для подачи дополнительной влаги растениям в засушливые периоды).

Химическая мелиорация почв. Задачей химической мелиорации является коренное улучшение химического состояния и структуры почв при помощи специальных веществ — химических мелиорантов.

Каждое сельскохозяйственное растение нормально развивается и дает хороший урожай при оптимальном для этого растения значении среды почвенного раствора (рН), причем большинство растений предпочитают почвы с нейтральной или близкой к нейтральной реакцией среды.

При помощи химических мелиорантов можно регулировать реакцию почвенного раствора и создавать наиболее благоприятные условия для возделывания сельскохозяйственных культур.

Известкование повышает рН почвенного раствора и значительно улучшает многие свойства почвы, в результате чего существенно повышается урожайность сельскохозяйственных культур.