Типы водного питания переувлажненных земель

 

В качестве обобщенной мелиоративной характеристики, опре-деляющей основные источники, обусловливающие переувлажнение земель, и синтезирующей в себе климатические, геологические, гидрогеологические, геоморфологическине, почвенно-литологические и другие условия местности, используется в отечественной практике такой обобщенный показатель, как тип водного питания.

Под типом водного питания (ТВП) понимают пути поступления воды на переувлажненные земли, зависящие от климатических, геологических, гидрогеологических, почвенных и других условий объекта. Этими условиями определяются основные составляющие водного баланса, вызывающие переувлажнение земель.

По классификации, данной А. Д. Брудастовым, выделяют следую-щие типы водного питания земель: атмосферный, грунтовый (безна-порный), грунтово-напорный, склоновый (делювиальный), намывной (аллювиальный), смешанный (сочетание двух или нескольких приве-денных выше типов). Правильное установление типа водного питания на объекте при изысканиях имеет большое значение. От него зависит выбор методов и способов осушения земель, а также требуемая конструкция осушительной системы.

При атмосферном ТВП основным источником избыточной влаги являются атмосферные осадки, выпадающие непосредственно на переувлажненную территорию. Этот ТВП характерен для земель, расположенных на плоских водоразделах, в верхних частях склонов с малыми уклонами поверхности земли и слабоводопроницаемыми почвами. Грунтовые воды обычно находятся глубоко и не имеют связи с верхними слоями почвы.

При грунтовом водном питании характерно высокое стояние уровня воды в грунте, препятствующее обработке земель и выращи-ванию сельскохозяйственных культур.

При грунтово-напорном питании на переувлажненную терри-торию воды поступают по водоносному пласту, заключенному между слабоводопроницаемыми грунтовыми слоями. Отличительным при-знаком напорного водного питания является наличие связи пьезометрического уровня грунтовых вод с геологическим строением грунтов.

Переувлажнение земель при склоновом ТВП (намывное делю-виальное) происходит в результате поступления поверхностных вод со склонов водосбора, примыкающего к объекту осушения. Такое водное питание имеют заболоченные земли на склонах, сложенных слабо-водопроницаемыми грунтами.

Если переувлажнение земель вызвано затоплением паводковыми водами, выходящими из берегов рек и озер, то такое водное питание называется намывным аллювиальным. Подобный ТВП характерен для речных и озерных пойм.

В пределах одного массива может быть несколько типов водного питания, т. е. смешанный. В данном случае при назначении необхо-димых мелиоративных мероприятий исходят из основного типа вод-ного питания, определяемого на основе водного баланса переув-лажненнызх земель.

На территории Беларуси можно выделить два крупных региона с различающимися типами водного питания. На Полесье, имеющем равнинный рельеф, преобладает грунтовое водное питание, а глини-стые, суглинистые почвы Витебской и северной части Минской областей чаще переувлажняются за счет атмосферных осадков.

2.2. Процессы болотообразования

 

Под болотом следует понимать участок земли, находящийся пос-тоянно или периодически в состоянии избыточного увлажнения и покрытый специфической влаголюбивой растительностью, на котором начался процесс торфообразования.

Торф образуется в результате отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности и затруднен-ного доступа воздуха.

В зависимости от характера заболачивания, водного питания, растительного покрова и свойств торфа болота подразделяются на низинные, верховые и переходные. В Беларуси преобладают торфяно-болотные почвы низинного типа.

Низинные торфяники (эвтрофные болота) формируются при дли-тельном затоплении грунтовыми водами понижений, речных долин и надпойменных террас. Иногда низинный торф образуется при зара-стании озер и стариц. Степень разложения низинных торфяников колеблется в пределах от 30 до 60 %, зольность их достигает 35 %. Эти торфяники представляют наибольший интерес для сельского хозяй-ства.

Верховые болота (олиготрофные) образуются на водораздельных территориях. Основным источником переувлажнения являются атмо-сферные осадки, которые по сравнению с грунтовыми водами обед-нены минеральными солями. Верховой торф имеет низкую зольность и низкое содержание минеральных веществ, этим почвам присуща высокая кислотность. Поэтому верховые болота отличаются низким естественным плодородием и их нецелесообразно использовать в сельском хозяйстве. Такие болота наиболее распространены в Витеб-ской области.

Переходные болота (мезатрофные) формируются в условиях, при

которых нарастаемая поверхность торфяных почв постепенно теряет связь с грунтовыми водами, вследствие чего водное и минеральное питание ухудшаются. Они занимают промежуточное положение между низинными и верховыми болотами. В процессе эволюции эти болота постепенно переходят в верховые торфяники с питанием атмосферными осадками. В сельском хозяйстве используются огра-ниченно, поскольку их органическое вещество бедно питательными минеральными веществами.

К причинам заболачивания относят: подзолообразовательный про-цесс, дерновый период почвообразования, зарастание водоемов, выход грунтовых вод на дневную поверхность, разлив рек или приток воды с вышерасположенных водосборов, достаточно подробно рассматри-ваемых в курсе мелиоративного почвоведения.

В зависимости от мощности торфяного слоя торфяно-болотные и заболоченные почвы делят на торфянисто-глеевые, у которых глубина торфяного слоя не превышает 30 см; торфяно-глеевые, у которых мощность слоя торфа колеблется от 30 до 50 см; торфяно-болотные маломощные (мощность торфа от 50 до 100 см); среднемощные (слой торфа от 100 до 200 см) и мощные со слоем торфа более 200 см.

По степени разложения торфяные почвы бывают слаборазложив-шиеся (с разложением до 20–25 %), среднеразложившиеся (25–35 %) и хорошо разложившиеся (35–45 % и более).

Основным богатством торфяно-болотных почв является органи-ческое вещество с высокой водоудерживающей способностью, опреде-ляющей их повышенное потенциальное плодородие. Другим показа-телем, выражающим суммарное содержание минеральной составля-ющей, является зольность. Зольный состав торфяников формируется в основном из минерализовавшихся останков растений-торфообра-зователей и, кроме того, из минеральных веществ, взвешенных и частично растворенных в поверхностных и грунтовых водах, а также из частиц, выпадающих с атмосферными осадками и приносимых ветром. Общая зольность торфяников составляет в среднем 5–35 %.

 

Режим осушения

 

Под режимом осушения понимается поддерживаемый мелиора-тивными мероприятиями оптимальный водно-воздушный режим почвы, который характеризуется следующими основными показа-телями: аэрацией почвы, ее влажностью, нормой осушения, допусти-мой продолжительностью затопления.

Осушительная система должна обеспечивать:

– проходимость сельскохозяйственной техники при выполнении полевых работ;

– влажность почвы в корнеобитаемом слое в вегетационный период для: зерновых культур от 55 до 75 %, овощей, картофеля и корнепло-дов – 60–80 %, трав – 65–85 % полной влагоемкости;

– диапазон колебаний уровней грунтовых вод, необходимый для нормального развития растений в предпосевно-посевной период и в периоды летне-осенних затяжных дождей.

Установленная глубина грунтовых вод, до которой они должны быть понижены с помощью осушения (в критические периоды исходя из требований растений и производства работ), называется норма-тивной глубиной осушения (нормой осушения). Исходя из нее, а также с учетом гидрометеорологических и гидрогеологических условий, в которых находится объект, устанавливается глубина осушительных каналов и другие параметры мелиоративной системы.

Поддерживать практически заданную норму осушения на некотором участке в течение длительного времени весьма сложно. Сложность эта вызывается динамичностью (переменным режимом) составных элементов водного баланса для любого земельного участка в условиях неустойчивой влагообеспеченности. Соответственно была выдвинута (Г. И. Афанасик, РУП «Институт мелиорации») новая кон-цептуальная установка, связывающая параметры мелиоративной сети не с жестко закрепленной нормой осушения, а с некоторым диапа-зоном допустимого колебания уровней грунтовых вод.

Понятие «оптимальный диапазон изменения УГВ» вводится вмес-то традиционно используемого термина «норма осушения» как более полно учитывающие периодически сменяющие друг друга во времени процессы осушения и увлажнения. В реальных же условиях при наличии на осушаемом участке нескольких сельскохозяйственных культур, развитого микро- и мезорельефа и сложной структуры почвенного покрова вместо понятия «оптимальный диапазон УГВ» вводится понятие наиболее безопасный диапазон УГВ. При поддер-жании УГВ в пределах этого диапазона для возделываемых сельско-хозяйственных культур достигается наименьший ущерб в экстре-мальных условиях (табл. 2.1, 2.2).

 

Т а б л и ц а 2.1. Наиболее безопасные диапазоны изменения УГВ

(нормы осушения) для сельскохозяйственных культур, возделываемых

На торфяных почвах, м

Сельскохозяй-ственное использование осушаемых земель	Норма осушения
	в предпосевной период		в середине вегетационного периода
			для торфянисто- и торфяно-глеевых почв		для торфяных почв
	Расчет- ная	Допус-тимая	Расчет- ная	Допус-тимая	Рачет-ная	Допус-тимая
Сенокосные земли	0,4	0,6	0,6	1,0	0,8	1,2
Пастбищные земли	0,5	0,6	0,7	1,0	0,9	1,2
Зерно-травяной севооборот с преобладанием зерновых	0,5	0,8	0,8	1,2	1,0	1,4
Зерно-травяной севооборот с преобладанием трав	0,5	0,8	0,7	1,1	0,8	1,3

Т а б л и ц а 2.2. Наиболее безопасные диапазоны изменения УГВ

 (нормы осушения) для сельскохозяйственных культур, возделываемых

 на минеральных почвах, м

Сельскохозяйствен-ное использование осушаемых земель	Норма осушения
	в предпосевной период		в середине вегетационного периода
			для песчаных и супесчаных почв		для глинистых и суглинистых почв
	Расчет- ная	Допус-тимая	Расчет- ная	Допус-тимая	Расчет- ная	Допус- тимая
Полевые севоовороты	0,4	0,8	0,6	1,2	0,8	1,4
Кормовые севообороты с преобладанием трав	0,4	0,7	0,7	1,1	0,8	1,2
Кормовые севообороты с преобладанием пропашных	0,5	0,8	0,8	1,2	0,9	1,3
Пастбищные земли	0,4	0,7	0,7	1,0	0,8	1,1
Сенокосные земли	0,3	0,7	0,6	0,9	0,7	1,1

Сроки, в течение которых уровень грунтовых вод опускается до нормы осушения, следует принимать, сут:

– в весенний период: под пахотные и пастбищные земли – 10; под сенокосные земли – 15;

– в летне-осенний период – по табл. 2.3.

Та блица 2.3. Сроки отвода избыточных вод, сут

Сельскохозяйственное использование осушаемых земель (севообороты)	Сроки отвода избыточных вод
	с поверх-ности почвы	из пахот-ного слоя (до 0,25 м)	из корне-обитаемого слоя (до 0,5 м)	до нормы осушения
Полевые с озимыми	0,5	1,0	4,0	10
Полевые без озимых, кормовые, овощные	0,8	1,5	5,0	10
Пастбищные земли	1,0	2,0	5,0	10
Сенокосные земли	1,5	3,0	8,0	15

Сроки отвода избыточных вод в вегетационный период с поверх-ности земли и корнеобитаемого слоя во время дождевых паводков сле-дует принимать по табл. 2.4.

 

Т а б л и ц а 2.4. Допустимая продолжительность з атопления

многолетних трав весенними половодьями 10%-ной обеспеченности, сут

Вид луговых трав	Срок затопления
Клевер красный, клевер белый, овсяница красная, ежа сборная	10
Тимофеевка луговая, овсяница луговая, мятлик луговой, клевер розовый, люцерна	15
Лисохвост луговой, костер безостый, пырей ползучий	25
Полевица белая, мятлик болотный	30
Бекмания обыкновенная	40
Канареечник тростниковый	60