ОСНОВНЫЕ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЧВ

Таблица 5

Классификация основных почв южно-таежной подзоны

Западно – Сибирской равнины [13]

Окончание табл.5

Объектами осушения по А.Д. Брудастову являются болота, заболоченные и минеральные увлажненные земли. Различие между ними определяется наличием и мощностью торфа : при слое торфа более 30 см. после осушения – это болота, при слое торфа менее 30 см. – заболоченные земли, при отсутствии торфа – минеральные избыточно –увлажненные земли. К торфам относят почвы с зольностью (содержание минеральных частиц в процентах от сухой массы почвы) менее 50-75%.

Зольность и состав торфа зависят от вида растений - торфа- образователей (осоковый, древесно – тростниковый, сфагновый и др.), степень разложения органического торфа (менее 20% - слаборазложившиеся , более 35% - сильно разложившийся, 20-35% - среднеразложившийся. В зависимости от мощности торфяной залежи торфяники подразделяют на мелкие (маломощные) при слое торфа менее 1м. и мощные – более 3м.

Болота в зависимости от расположения в рельефе и вида слагающего их торфа делят на низинные (овтрофные), переходные (мезотрафные) и верховые (олиготрофные). Для земледелия наиболее ценны низинные болота , сложенные осоковыми, ольховыми и др. видами травных и др. торфов, высокозольных (более 12%) и хорошо разложившиеся.

Болотные низинные (типичные) торфяные почвы характеризуются следующими, основными показателями рНсол 3,2-7,2 содержание обменного азота 1,4-4,1; фосфора 0,0-0,48 ( в вивианитовых торфах до 30%), магния 0,23-0,64, железа 1,4-4,0, гидроклиматическая кислотность 20-115 мг^. акв /100 г почвы , степень насыщенности основными 35-90% , объемная масса 0,12-0,20 г/см³.

Торфяные болотные почвы по мощности органогенного (торфяного ) горизонта подразделяются на следующие виды: торфнисто -гллевые (0,15-0,30 м), торфяно-глеевые (0,15-0,30 м), торфяно-глеевые (0,30-0,5 м), торфяные на средних торфах (среднемощные 1,0-1,5) и торфяные на глубоких торфах (мощные –более 2,0 м.).

По степени заболоченности минеральные почвы подразделяются на не о глеевые ( с признаками оглеения на глубине более 1,3 м), глубоко глеевые (слабо глееватые), глееватые почвы нуждаются в осушении при всех видах их использования, кроме естественных сенокосов. Глубоко глееватые почвы осушают под сады, а на тяжелых глинах – под зерновые, овощные севообороты и пастбища. Даже неоглеенные почвы на тяжелых глинах для интенсивного использования под садами и теплолюбивыми зерновыми культурами нуждаются в осушении.

Глей – бесструктурная либо глыбистая минеральная часть почвенного профиля, сплощь окрашенная пятнами (не менее 50% площади среза) в голубоватые, сизые и серовато-сизые тона с ржавыми пятнами или вкраплениями Fe₂0. Не меняет окраску при воздействии атмосферы и формируется в условиях грунтового заболачивания почв. Глей обладает неблагоприятными водно- физическими свойствами, токсичен для растений. При огллевании резко уменьшается содержание агрегатированного ила, который способствует структурообразованию, воднопептизируемого ила, легко передвигающегося по профилю и способствующего коркообразованию и заплыванию почв.

Глееватые почвы , почвы разных генетических типов переодического переувлажнения, вызывающего сезонный анаэробиоз и оглеение отдельных горизонтов профиля. Глееватые почвы относятся к полугидроморфным почвам. Наиболее распространены дерново- подзолистые глееватые почвы, дерновые заболоченные почвы. Все глееватые почвы нуждаются в двухстороннем регулировании водного режима почв: в устранении весеннего избытка влаги при использовании и под пашню, в орошении в июле – августе при использовании под пастбища и улучшенные сенокосы, особенно на осушаемых землях . Глееватые почвы, особенно дерново-глееватые и пойменные дерновые глееватые, обладают свойствами, благоприятными для получения стабильных и высоких урожаев трав.

Осушение прекращается развитие процессов оглеения, но не устраняет отрицательных свойств обусловлены изменением агрегатного и минералогического свойства ,илистой фракции. На почвах с глеевым горизонтом (особенно дерново-подзолистых заболоченных)

наряду с осушением необходимо проведение всего комплекса мероприятий по окультуриванию почвы [3].

1. Почвы осушаемых участков по потенциальному плодородию – серые лесные, болотные низинные, дерновые разной степени о глее с мощным гумусовым горизонтом, слабокислой или нейтральной реакцией среды, содержанием гумуса более 4% и повышенным

содержанием подвижных форм фосфора и калия.

2. .Почвы среднего потенциального плодородия – дерново-подзолистые.

1. Почвы низкого потенциального плодородия глеево - подзолистые, подзолистые с низким содержанием гумуса и подвижных форм

фосфора и калия, а также болотно – подзолистые. Первоочередные объекты осушения выбирают на основе технико – экономического

сопоставления затрат на осушения с доходами о сельскохозяйственного производства на осушаемой территории.

Таблица 6

Коэффициент фильтрации торфов

(по А.Д. Брудастову)

Примечание . Здесь и далее (табл. 7,8) n – любая значащая цифра, кроме нуля.

Таблица 7

Основные водно-физические свойства торфа

Таблица 8

Основные водно-физические свойства

переувлажненных минеральных почвогрунтов

Для определения водоотдачи применяются различные формулы. Водоотдача торфяных почв определяется по А.И.Ивицкаму:

М = 0,115 К^3/8 * Н^3/4 ;

водоотдача минеральных почв – по Г.Д. Эркину:

М = 0,056 К^1/2 * Н^1/3 ;

для всех почв по К.П. Лундину:

М = 0,13 + 0,074 Iд К,

где К – коэффициент фильтрации , м/ сут;

Н – мощность слоя , в котором изменяется уровень

грунтовых вод, м,

и по С.Ф. Аверьянову:

[1 - (_W_h)²].

где W₀ – влажность по высоте h над уровнем грунтовых вод

при полном капиллярном насыщении почвы;

W_n – полная влагоемкость ;

Н_К - высота капиллярного поднятия.

Наиболее часто применяются две первые формулы.

2. Осадка торфа и изменение водно-физических

свойств почв после осушения

3.1 Осадка торфа

Под влиянием осушения торф уплотняется . Уменьшение объема торфа вследствие снижения содержания в нем воды называется

усадкой торфа, его уплотнения под действием динамического давления воды, биохимического разложения, механической и химической

суффозии, ветровой и водной эрозии и других причин называется осадкой торфа.

Максимальная интенсивность осадки торфа наблюдается в первый год после строительства осушительной сети и в первые 3-5 лет,

постепенно она уменьшается и определяется сработкой торфа, которая зависит от характера сельскохозяйственного использования

земель (максимальная – при возделывании пропашных культур, минимальная – под травами). Осадку торфа определяют по формулам

ВНИИГиМ:

Для низинных болот

h_ос = 0,18 КН^0,35 t^0,64,

для верховых болот

h_ос = 0,16 КН^0,52 t ^0,63,

где h_ос – осадка торфа у бровки канала, м;

t - глубина канала, м;

Н – мощность торфа до осад, м;

К – коэффициент , зависящий от плотности торфа и имеющий следующие

значения : для плотного торфа К = 1,0, среднеплотного К= 1,4, рыхлого К= 27-20, почти плывучего К = 5,4 - 3,8.

Более точно их можно принять в зависимости от средней плотности ( Ю. Остроменский) :

Для низинных и переходных болот с учетом глубины каналов и свойств торфа осадку определяют по формуле В.Ф. Митина:

h = Н₃ ^(1-m) _об t_K (1+ nT ) ,

где Н₃ – исходная мощность залежи, м;

m - коэффициент , учитывающий пластические свойства залежи, = 5-0,05 Р для низинных

болот,

m = 10-0,ÌР для верховых болот;

Р – пористость торфа, %

tк – проектная глубина канала после осадки, м;

_{об –} средняя плотность торфа естественной влажности, г/см³;

Т – продолжительность периода осадки (автор рекомендует Т = 5 лет).

Приближенно ежегодную осадку и сработку торфа (м) с учетом природно- климати-

ческих условий местности определяют по формуле Б.С.Масова:

h₀ = 0,08 Н α^1/4 m / ^βТ,

где Н – средняя глубина залегания уровня грунтовых вод, м;

m – мощность торфяной залежи, м;

α – климатический параметр ;

;

t- среднегодовая температура воздуха, ⁰С;

Р – годовая норма осадков, м;

Т – продолжительность периода, для которого рассчитывают осадку торфа, лет;

Β – коэффициент, Β = 0,1 + 0,02α – 0,0025 Т

Изменение водно- физических свойств почв

под влиянием осушения

После осушения и в процессе сельскохозяйственного использования минеральных избыточно увлажненных почв уменьшается в пахотном слое в среднем в 2,7 – 7,0, в подпахотном в 1,6-2,7 раза.

На торфяных почвах изменение водно-физических свойств связанно в основном с осадкой торфа и потерям органического

вещества, расходуемого сельскохозяйственным культурами.

Таблица 9

Изменение свойств торфа во времени

( по М.Н. Никонову и В.И. Минкиной)

Средняя плотность низинного торфа через Т лет после осушения (по Б.С. Маслову)

₀ ( 1+ m Тⁿ) ,

где ₀ – средняя плотность соответственно в начале и через Т лет после осушения, г/см³;

n – показатель степени, учитывающий климатические условия, n = 0,025;

t – среднегодовая температура воздуха, ⁰С;

m – коэффициент, суммарно учитывающий характер сельскохозяйственного использования земель, глубину залегания

грунтовых вод, а также ₀ и Т, для начального периода освоения болота (Т> 5 лет, m =m¹.

Коэффициент фильтрации пахотного слоя низинных торфов после осушения и окультуривания почвы изменяется, по данным

разных авторов, в среднем в 2-15 раз (имеются случаи в 70 раз и более), а на предварительно осушенных болотах в 1,2-3,6 раза (редко более).

Водоотдача уменьшается в 1,2-1,7 раза (до 2,3), высота капиллярного поднятия несколько увеличиваются (в 1,3-1,5 раза).

Коэффициент уровнепроводности α = К/ , где К – коэффициент фильтрации , - водоотдача, под влиянием осушения торфяных

почв уменьшается, однако при возделывании сельскохозяйственных культур и оструктуривании почв он несколько увеличивается.

Осадку торфа и связанные с ней изменения водно- физических свойств торфа необходимо учитывать при выборе расстояний между осушительными каналами ( дренами), режимов осушения и дополнительного увлажнения почв, планировании агротехнических и других мероприятий.

3. Причины переувлажнения земель и типы водного питания

Переувлажнение земель в Западной Сибири обусловлено совокупным воздействием комплекса естественных и искусственных факторов. Основными из них являются климат (заболоченность больше в северных районах при преобладании атмосферных осадков над испарением глубокое промерзание и медленное оттаивание почвогрунтов ), геологическое строение ( крупные болотные массивы приурочены к геоструктурным понижением , например: Васюганские болота в Томской и Тюменской ; Дикое,

Лайминское и другие в Тюменской; Тара – Тартаские, Барабинские болота – в Новосибирской ; Килейское – в Омской областях;

гидрогеологические условия ( глубина залегания грунтовых вод , наличие водоносных горизонтов, их связь напорными водами ),

геоморфология и рельеф местности (пересеченность , уклоны поверхности ), гидрологические условия и естественная дренированность территории (глубина вреза рек, густота речной сети, затопление паводковыми водами) и др.

К искусственным (антропогенным) факторам относятся подтопление и затопление земель при сооружений, а также при неправильной эксплуатации систем водоснабжения, орошения и канализации ( потери воды ), снижение дренирующей способности рек при их заилении ( распашка земель до брегов, отсутствие противоэрозионных мероприятий ). К заболачиванию земель ведут ошибки в дорожном строительстве, применение тяжелой сельскохозяйственной техники (уплотнение почвы способствует застою

воды в пахотном слое ), а также сводка леса и кустарника (устраняется биологический дренаж) [1].

Под типом водного питания понимаются комплексная характеристика взаимосвязи природных условий , определяющих формирование водного режима объекта осушения. На рисунке показана схема формирования водного режима на участке по элементам рельефа. В табл. 10 приведены основные типы водного питания, дана характеристика природных условий причины переувлажнения или заболачивания территории. [11].

Долина Склон Водораздел

1.

6.

УПВ 2.

5.

_ _ УМЕ_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

- - - - УГВ

- - - - - -- - - - - … 3.

- - - - - - - --- ----.. - - - - - - -

- - - - - - -- … 4. - - -

-

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

- - - - - - - --- -- - - - --- --- - - - - - --- - - - - - - -- -

- - -- ----- ------- - - - - - --- -- -- - --- - - - - ----- - - - - - ------ -- ------^{- - -}

Схема формирования водного режима по элементам рельефа:

1 – осадки; 2 – склоновые поверхностные воды; 3 –уровень грунтовых

вод (УГВ); 4. – приток напорных вод ; 5.- уровень меженных вод (УМВ);

6. –уровень паводковых вод (УПВ).

Таблица 10

Типы водного питания

Причины переувлажнения или заболачивания