Рекультивация и охрана земель

Рекомендовано учебно-методическим объединением

по образованию в области сельского хозяйства в качестве пособия

для студентов учреждений высшего образования второй ступени (магистратуры), обучающихся по специальности

1-74 80 02 Мелиорация, рекультивация и охрана земель

 

Горки

БГСХА

2016

 

УДК 631.6: 631.618 (075.8)

ББК 40.6я73

    Ж50

Рекомендовано Научно-методическим советом БГСХА

27.05.2015 (протокол № 8)

и методической комиссией мелиоративно-строительного факультета

18.05.2015(протокол № 9)

 

Авторы:

доктор сельскохозяйственных наук, доцент В.И. Желязко;

кандидат технических наук, доцент Т.Д. Лагун

 

Рецензенты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник РУП «Институт мелиорации» НПЦ НАН Беларуси

по земледелию А.С. Мееровский;

доктор географических наук, профессор, декан факультета инженерных систем и экологии УО «Брестский государственный технический университет» А.А. Волчек

 

 

Ж52

Желязко, В.И. Мелиорация, рекультивация и охрана земель: пособие /          В. И. Желязко, Т. Д. Лагун. – Горки: БГСХА, 2016. – 276 с.: ил. ISBN 978-985-467-617-3.   Показано влияние мелиорации, рекультивации и охраны земель на улучшение среды обитания и деятельности человека, повышение социально-экономического и экологического потенциала агроландшафтов. Для студентов учреждений высшего образования второй ступени (магистратуры), обучающихся по специальности 1-74 80 02 Мелиорация, рекультивация и охрана земель.

УДК 631.6(076.5)(075.8)

ББК 40.6я73

ISBN 978-985-467-617-3                     Ó УО «Белорусская государственная

сельскохозяйственная академия, 2016

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с образовательным стандартом Республики Бела-русь высшего образования второй ступени (магистратура) специаль-ности 1-74 80 02 Мелиорация, рекультивация и охрана земель (ОСВО 1-74 80 02–2012) объектами профессиональной деятельности магистра являются:

- природные объекты в виде географических компонентов геосис-тем различного уровня: почвы, грунты, поверхностные и грунтовые воды, растительный и животный мир;

- природно-техногенные системы, включающие сооружения и ме-роприятия, повышающие полезность компонентов природы: гидроме-лиоративные и водохозяйственные системы, инженерно-экологические системы, природоохранные комплексы, и среда обитания.

Магистр должен быть подготовлен к решению следующих задач профессиональной деятельности:

- использование достижений науки и передовых технологий по ор-ганизационному, методологическому и техническому обеспечению перевода на эколого-экономическое эффективное функционирование мелиоративных и водохозяйственных объектов на всех этапах их жизненного цикла;

- планирование и проведение теоретических и экспериментальных разработок по приоритетным направлениям научных исследований в области мелиорации, рекультивации и охраны земель;

- разработка и внедрение инновационных технологий строительст-ва, эксплуатации и модернизации природно-техногенных комплексов природообустройства, выполнение работ по их эколого-экономи-ческой экспертизе и мониторингу.

Учебным планом по специальности 1-74 80 02 Мелиорация, рекуль-тивация и охрана земель (регистрационный № М-80-29-12у от 26 апреля 2012 г.) при освоении образовательной программы высшего образования второй ступени, формирующей знания, умения и навыки научно-педагогической и научно-исследовательской работы и обеспе-чивающей получение степени магистра технических (сельскохозяй-ственных) наук, предусматривается изучение дисциплины государ-ственного компонента цикла дисциплин специальной подготовки «Мелиорация, рекультивация и охрана земель».

Цель преподавания дисциплины: на основе интеграции природо-ведческих, экологических и инженерных знаний всех ранее изученных дисциплин формирование новых знаний, умений и профессиональных компетенций, необходимых для решения важной составляющей природообустройства – улучшения и восстановления земель при раз-личных способах природопользования, охраны земель с целью последующего повышения социально-экономического и экологичес-кого потенциала агроландшафтов, эффективного их использования и улучшения экологического состояния окружающей среды.

Задачами изучения дисциплины являются: овладение методами современной оценки почвенных и природно-климатических условий возделывания сельскохозяйственных культур; выбора необходимых видов и способов мелиорации и рекультивации земель, рационального использования и охраны мелиорируемых и рекультивируемых земель.

Ниже приведено содержание образовательной дисциплины.

Инновационные ресурсосберегающие технологии создания и вос-становления природно-техногенных комплексов и инженерных систем природообустройства. Мониторинг мелиорированных земель, инвен-таризация мелиоративных систем и сооружений, обеспечение мак-симального снижения процесса их старения. Современные проблемы и принципы мелиорации земель, сохранения и использования мели-орируемых земель, повышения их продуктивности.

Методологические принципы рекультивации земель. Совершенст-вование инженерных систем рекультивации по видам нарушений и загрязнений земель. Реабилитация и восстановление антропогенно нарушенных земель для повышения безопасности на них сельскохо-зяйственного производства.

Приоритетные экологические проблемы Беларуси. Принципы рационального природопользования и охраны природы. Инженерно-мелиоративное и природоохранное обустройство территорий. Эколо-го-экономическое обоснование природно-техногенных комплексов природообустройства.

В результате изучения дисциплины магистрант должен знать:

- существующие и перспективные виды и методы мелиорации и рекультивации земель и пути их совершенствования и модернизации;

- способы рационального использования и охраны мелиорируемых земель;

- приоритетные направления научных исследований в области ме-лиорации, рекультивации и охраны земель.

Магистрант должен уметь:

- оценивать природные условия для обоснования необходимости, возможности и целесообразности мелиоративных, рекультивационных и природоохранных мероприятий при обустройстве территорий;

- применять теоретические знания и практические навыки по проектированию инженерных систем природообустройства;

- осуществлять выбор конструкций систем природно-техногенных комплексов на основе составления моделей и прогноза изменений в окружающей среде с эколого-экономическим и научным обосно-ванием принимаемых решений.

При изучении дисциплины используются следующие формы самостоятельной работы:

– контролируемая самостоятельная работа в виде решения инди-видуальных задач в аудитории во время проведения практических занятий под контролем преподавателя;

– подготовка рефератов по индивидуальным темам, в том числе с использованием патентных материалов;

– подготовка индивидуальных разноуровневых заданий.

Для оценки учебных достижений магистрантов используются критерии, утвержденные Министерством образования Республики Беларусь.

Оценка промежуточных учебных достижений магистрантов осуществляется в соответствии с модульно-рейтинговой технологией обучения.

Предлагаемое пособие разработано в соответствии с учебной программой по учебной дисциплине «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» для учреждений образования, обеспечивающих полу-чение высшего образования второй ступени (магистратуры) по специальности 1-74 80 02 Мелиорация, рекультивация и охрана зе-мель, утвержденной ректором УО БГСХА 25 апреля 2014 г. (реги-страционный № УД-05-113/р)с учетом изменившейся нормативно-правовой базы, накопленного зарубежного и отечественного опыта.

На изучение учебной дисциплины отводится всего 108 часов занятий, в том числе 34 аудиторных часа (лекций – 16 часов, практических занятий– 18 часов). Форма итогового контроля знаний магистрантов– экзамен, зачетных единиц – 3.

Мелиорация, рекультивация и охрана земель, их взаимосвязь и ком-плексность. В современных условиях ресурсы продовольствия в основном создаются в трех отраслях народного хозяйства: сельском, рыбном и лесном. Практически монопольными источниками про-довольствия служат земля, вода и лес как объекты целенаправленной человеческой деятельности. Однако в настоящее время и в обозримом будущем наиболее надежным и перспективным источником производства продуктов питания останется сельское хозяйство, продукция которого в балансе продовольственных ресурсов имеет решающее значение. Понятно также стремление добывать в морях, реках, озерах больше рыбы и другого сырья для производства продуктов питания, увеличивать сбор лесных даров. Но во избежание нарушения природного равновесия допустимые резервы этих промыслов все же будут сознательно ограничиваться.

Сельское хозяйство – наиболее древняя отрасль материального производства. Его история – это история деятельности людей, направ-ленной на повышение продуктивности культурных растений и домаш-них животных для обеспечения и улучшения условий существования человечества.

В отличие от промышленности особенность сельскохозяйственного производства заключается в характере использования природных ресурсов, организации труда, большой неоднородности условий, в которых оно осуществляется, а также в своеобразии получаемой продукции.

На устойчивость сельскохозяйственного производства большое влияние оказывают природно-климатические условия региона и плодородие почвы. В свою очередь плодородие почвы подразделяется на естественное (потенциальное) и искусственное (эффективное). Пос-леднее создается и поддерживается воздействием человека через систему различных агротехнических и мелиоративных мероприятий: обработка почвы, внесение органических и минеральных удобрений, регулирование водного режима (осушение, орошение) и др.

Слово «мелиорация» происходит от латинского «melioratio», что в переводе означает «улучшение». В более конкретном выражении согласно ТКП 45-3.04-8–2005 «Мелиоративные системы и сооружения. Нормы проектирования» мелиорация – отрасль народного хозяйства, занимающаяся коренным улучшением земель, грунтов и небла-гоприятных природных условий для различных хозяйственных, приро-доохранных и других целей.

В широком географическом плане в зависимости от того, на какой из компонентов природной среды направлены мелиоративные меро-приятия, они могут быть различных типов, подтипов и видов.В свою очередь каждый вид в зависимости от способов проведения мелио-рации может подразделяться на ряд подвидов.

Применительно к условиям Беларуси, в зависимости от задач, которые решаются при осуществлении сельскохозяйственных мелио-раций, эти мелиорации обычно подразделяют на следующие основные типы (подтипы): гидротехнические мелиорации (гидромелиорации), агромелиорации, культуртехнические мелиорации, почвозащитные (борьба с водной и ветровой эрозией почв), химиические мелиорации, лесомелиорации.

Гидротехнические мелиорации – это система мероприятий, посред-ством которых достигается регулирование в заданных пределах или упорядочение (улучшение) водного режима территории. Эти мели-орации выполняют роль перераспределителей влаги во времени и пространстве с целью повышения плодородия почв, рационального использования водных и земельных ресурсов и улучшения природных условий.

Распространение различных видов гидротехнических мелиораций в основном имеет зональный характер: на юге развивается орошение и обводнение, на севере – осушение. Однако такое распределение ус-ловное. С изменением потребностей и экономическихвозможностей общественного производства меняется характер проводимых гидро-технических мелиораций.

Из других типов (подтипов) применяемых в Беларуси мелиораций наиболее распространены следующие:

– агрохимические мелиорации, в задачу которых входит улучше-ние химизма корнеобитаемого слоя почвы путем внесения удобрений;

– известкование кислых почв;

– агротехнические мелиорации, которые являются обязательным дополнением гидротехнических при осушении почв с низкой водопро-ницаемостью и проводятся с целью отвода избыточной воды по поверхности и пахотному слою почвы, создания дополнительных запасов продуктивной влаги в подпахотном слое, улучшения тепло-вого режима и повышения биологической активности почвы;

– культуртехнические мелиорации, которые проводятся с целью создания условий для производительного использования сельско-хозяйственной техники и окультуривания корнеобитаемого слоя поч-вы (расчистка кустарников, корчевка пней, деревьев, срезка кочек, уборка камней, планировка поверхности, первичная обработка, другие мероприятия по сохранению и повышению плодородия почв);

– агролесомелиорации, включающие систему мероприятий, нап-равленных на улучшение почвенных, климатических и гидроло-гических условий биологическими методами, путем выращивания тех или иных лесных насаждений.

Наибольший эффект мелиорации дают в том случае, если одно-временно с гидротехническими мероприятиями осуществляются агро-технические, культуртехнические и агрохимические в зависимости от природных условий и характера использования земли.

Широкомасштабные работы по изменению природной среды во благо человека из-за ряда объективных и субъективных причин сами стали приводить к негативным последствиям как на улучшаемых территориях, так и прилегающих землях.

Разрушение почвенного покрова, загрязнение земель, истощение водных ресурсов, возникающие в процессе интенсивного природо-пользования, заставили человека заниматься восстановлением (рекуль-тивацией) территорий.

Объектами рекультивации являются нарушенные земли – терри-тории, на которых нарушены, разрушены или полностью уничтожены компоненты природы: растительный и почвенный покров, грунты, подземные воды, местная гидрографическая сеть (ручьи, родники, малые реки, озера и т.д.), изменен рельеф местности.

К нарушенным землям относятся также загрязненные земли, т. е. земли, на которых в компонентах природы произошло увеличение содержания веществ, вызывающих негативные токсико-экологические последствия (радиоактивными и отравляющими веществами, нефтью и нефтепродуктами, аэрозолями и пылевыми выбросами, органическими и неорганическими веществами, остаточным количеством пестицидов, сточными водами и удобрениями).

Комплекс рекультивационных работ представляет собой сложную многокомпонентную систему взаимоувязанных мероприятий, струк-турированных по уровню решаемых задач и технологическому испол-нению.

Выделяют следующие этапы рекультивации:

– подготовительный (проведение инвестиционного обоснования мероприятий по рекультивации нарушенных земель, разработка архитектурного проекта и рабочей документации);

– технический (инженерно-техническая часть проекта, направлен-ная на восстановление или создание новой поверхности нарушенных земель, очистку от загрязняющих веществ, восстановление почвенного покрова и подготовку к биологической рекультивации);

– биологический – завершающий этап проекта рекультивации (озе-ленение, лесное строительство, биологическая доочистка почв, агроме-лиоративные и фиторекультивационные мероприятия, направленные на восстановление процессов почвообразования).

Продолжительность двух последних этапов условно называют рекультивационным периодом, который в зависимости от состояния нарушенных земель и их целевого использования может длиться от одного года до нескольких десятков лет до полного восстановления компонентов природы.

Настало время выработать новые принципы согласования стра-тегии природы и стратегии человека.

Принципы антропогенизма в той мере, в которой они до сих пор направляли деятельность людей, должны быть заменены пониманием того факта, что род людской всего лишь один из биологических видов и вне биосферы он существовать просто не может.

Особенности мелиорации и рекультивации земель в Республике Беларусь. Уровень земледелия и соответственно устойчивость продо-вольственного баланса в любом государстве определяются состоянием (качеством) земельного фонда.

Республика Беларусь географически расположена на стыке зон избыточного и неустойчивого увлажнения. Причем отличительной характеристикой республики является наличие на ее территории водораздела между бассейнами двух морей – Балтийского и Черного. К Черноморскому бассейну относится река Днепр, протекающая по восточной части Беларуси, и ее многочисленные притоки, крупнейшим из которых является Припять. Ее водосбор занимает весь юг республики, формируя уникальный регион – Полесскую низменность. Эта зона занимает около 6 млн. га, охватывая до 30 % территории Республики Беларусь.

Белорусское Полесье – один из наиболее заболоченных регионов: более чем на половине сельскохозяйственных угодий здесь действуют природные факторы, вызывающие переувлажнение. Именно на юге Бе-ларуси расположены основные болота республики (около 2,5 млн. га), из них более 80 % относятся к болотам низинного типа.

Отличительной чертой этого региона до недавнего прошлого являлась островная, мозаичная структура сельского хозяйства. Основные пахотные угодья исторически располагались здесь на низ-коплодородных песчаных холмах, хаотично разбросанных среди бескрайних болотных массивов. Земледелие региона отличалось непредсказуемостью, сильнейшей зависимостью от погодных условий, низкой эффективностью. Недостаток пахотной земли, преобладание в сельскохозяйственном использовании легких по гранулометри-ческому составу песчаных и рыхлосупесчаных почв ставили сельское хозяйство края в сильнейшую зависимость от погодных условий, дела-ли его стихийным и непредсказуемым.

К бассейну Балтийского моря относятся такие крупные реки, как Неман и Западная Двина с их многочисленными притоками. Харак-терной особенностью их водосборов, которые по площади занимают около половины Беларуси, является развитый мезорельеф и большая пестрота почвенного покрова, наличие крутых склонов, переув-лажненность низин, мелкоконтурность пахотных угодий, закустарен-ность, завалуненность.

Основные особенности почв Беларуси обусловливаются располо-жением республики на юго-западе обширной дерново-подзолистой зоны с умеренно континентальным климатом, длинным вегетацион-ным периодом, высоким биоклиматическим потенциалом.

Северная часть территории Республики Беларусь входит в Прибалтийскую, южная – в Белорусскую часть южно-таежной зоны дерново-подзолистых почв. Почвообразующие породы: 12,6% – озер-но-ледниковые и лёссовые, 12,7 – моренные, 41,3 – водно-леднико-вые, 17,0 – древнеаллювиальные, 6,8 – аллювиальные, 9,6% – болот-ные; по микроагреатному составу: глинистые – 0,05%, суглинистые – 31,6, супесчаные – 27,7, песчаные – 31,0, торфяные – 9,6%.

Почвы республики образовались под влиянием подзолистого, дернового и болотного процессов. Значительно влияют на форми-рование почв окультуривание и эрозия. Основной тип почв в республике – дерново-подзолистые. Эти почвы занимают около 70% всей территории. В связи с большим разнообразием почвообразующих пород дерново-подзолистые почвы Беларуси очень разнообразны. Разные по гранулометрическому составу, они неодинаковы и по плодородию. Сельскохозяйственные угодья характеризуются большим разнообразием, обусловленным их гранулометрическим составом, степенью увлажнения, проявлением эрозионных процессов, степенью закустаренности.

Общий земельный фонд Республики Беларусь за последние годы остается неизменным и составляет 20,8 млн. га, в том числе по кате-гориям: земли сельскохозяйственного назначения занимают 50,2 %; земли населенных пунктов – 8,7 %; земли промышленности, транспор-та, связи, энергетики и др. – 5,0 %; земли природоохранного, оздо- ровительного, рекреационного, историко-культурного назначения –  2,2 %, земли лесного фонда, покрытые и непокрытые лесом (вырубки, гари, болота, дороги, просеки),представленные для ведения лесного хозяйства – 32,7 %; земли водного фонда, занятые водными объектами, а также выделенные под полосы отвода и водоохранные зоны водо-заборов, гидротехнических сооружений и других водных объектов – 1,0 %; земли запаса, не представленные в собственность и аренду (болота, пески, овраги, каменистые поверхности и др.) – 0,2 %.

В общем земельном фонде пахотные угодья занимают 6,1 млн. га, переувлажненные земли – 8,1 млн. га, в том числе первоочередной мелиоративный фонд – 4,5 млн. га. В тоже время 9,7 % пашни завалу-нено, эродированные и эрозионноопасные земли на пашне занимают 38 %, средний размер контура пашни составляет 11,2 га, 14 % сель-скохозяйственных угодий имеют содержание гумуса менее 1,5 %,   2 млн. га пашни и 700 тыс. га кормовых земель требуют известко-вания, 88 тыс. га заросли кустарником и мелколесьем, 1,3 млн. га загрязнены радионуклидами (цезием-137), 40 тыс. га нарушенных земель требуют рекультивации.

По данным последней инвентаризации в Республике Беларусь насчитывается 3,4 млн. га осушенных земель, в том числе закрытым  дренажем – 2,2 млн. га, что составляет около 31 % всех сельскохозяй-ственных земель. Орошаемые земли занимают площадь 46,9 тыс. га.

В республике произошло существенное перемещение сельско-хозяйственного производства на осушенные земли, которые в ряде районов и областей играют ведущую роль в растениеводстве.

Большая часть осушенных земель (63 %) сконцентрирована в Бре-стской, Гомельской и Минской областях. Так, на одно хозяйство Брестской области в среднем приходится более полутора тысяч гектаров осушенных земель. В 15 районах Беларуси мелиорированные земли составляют более 50 % от площади сельскохозяйственных земель и обеспечивают производство основной части продукции расте-ниеводства.

В составе осушенных земель торфяные почвы занимают 901 тыс. га (30,8 %), минеральные – 2026,9 тыс. га. Торфяные почвы на осушен-ных землях преобладают в Брестской (207,7 тыс. га), Гомельской (206,1 тыс. га) и Минской (263,6 тыс. га) областях. Значительно меньше их в Витебской (55,5 тыс. га), Гродненской (93,4 тыс. га) и Могилевской (74,7 тыс. га) областях.

В Витебской, Могилевской, северной части Минской областей среди осушенных земель преобладают дерново-подзолистые сугли-нистые почвы.

В настоящее время в республике на площади более 0,5 млн. га осушительные мелиоративные системы нуждаются в реконструкции, требуется реконструировать свыше 1500 важнейших гидротехниче-ских сооружений.

Основными направлениями развития и научно-технического прогресса в мелиорации земель в Республике Беларусь на современном этапе следует считать совершенствование эксплуатации исправно функционирующих и реконструкцию (модернизацию) технически устаревших мелиоративных систем или ее отдельных элементов, а также восстановление вышедших из строя, неработающих систем. Эти работы требуют дополнения мероприятиями по охране окружающей среды. Строительство новых объектов производится в ограниченных объемах, необходимых для выполнения общегосударственных или целевых программ, компенсации выбывающих сельскохозяйственных угодий в результате отвода земель под различные виды строительства, для ликвидации последствий аварий, стихийных бедствий. При этом должны создаваться экологически безопасные мелиоративные системы высокого технического уровня. Шире будут применяться так на-зываемые «малые» мелиорации (организация, перераспределение и регулирование поверхностного стока, агромелиорации, культуртехни-ка и др.).

Для восстановления и сохранения в Республике Беларусь мели-оративных систем, роста продуктивности мелиорируемых земель, повышения их устойчивости к неблагоприятным погодным условиям, эффективного производства экологически чистой сельскохозяйствен-ной продукции, охраны почв и почвенного покрова от деградации, а водных источников – от истощения и загрязнения, создания благо-приятной среды обитания сельского населения предусмотрен комп-лекс мероприятий, обеспечивающих:

1) сохранение и восстановление вышедших из строя мелиоратив-ных систем с потенциально плодородными почвами;

2) создание зональных систем мелиоративного земледелия и луго-водства, позволяющих использовать интенсивные технически воз-делываемые сельскохозяйственные культуры;

3) приоритетное развитие на осушаемых землях интенсивного луго-водства и, прежде всего, на территориях с преобладанием торфяных почв;

4) повышение уровня эксплуатации мелиоративных систем как га-ранта устойчивости мелиоративного земледелия и луговодства;

5) реконструкцию мелиоративных систем и др.

Приоритетными направлениями научных исследований в респуб-лике  в области мелиорации и рекультивации земель являются:

1. Разработка высокоэффективных ресурсосберегающих зональных систем мелиоративного земледелия и луговодства, оптимизированных технологических схем и регламентов ремонтно-восстановительных работ, эколого-экономически обоснованных нормативов проектиро-вания мелиоративных систем, технологий управления водным режи-мом при эксплуатации и реконструкции мелиоративных систем, обес-печивающих их устойчивость и сохранение в экстремальных природ-ных условиях.

2. Совершенствование конструкций мелиоративных систем с целью повышения безопасности сельскохозяйственного производства на зем-лях, загрязненных радионуклидами, пестицидами, тяжелыми метал-лами, нефью и нефтепродуктами.

3. Разработка эффективной и безотходной технологии добычи и пе-реработки полезных ископаемых, обеспечение максимальной охраны и рационального использования земельных и водных ресурсов.

4. Разработка теоретических и практических основ биологической рекультивации земель по видам нарушений.

5. Установление социальной и эколо-экономической эффективно-сти разных направлений рекультивации земель.