Мелиорация сельскохозяйственных земель

Высокая эффективность навоза доказана многовековой историей применения, а данные многочисленных исследований свидетельствуют о его разностороннем положительном влиянии на почву и ее плодородие. Навоз представляет собой полное удобрение, содержащее все питательные вещества, необходимые растениям. При полном и рациональном использовании навоз возвращает почве большую часть элементов питания растений для их повторного и многократного использования. Кроме того, при внесении навоза улучшается структура почвы, увеличивается ее прогреваемость и водоудерживающая способность, а также усиливается микробиологическая активность почвы. Навоз в отличие от минеральных удобрений обладает длительным действием (от 6 до 18 лет на разных почвах).

Однако бесподстилочный (жидкий) навоз  может привести к загрязнению  окружающей среды, поэтому при использовании этого вида органических удобрений необходимо выполнять мероприятия, направленные на предотвращение негативных последствий: строго соблюдать научно обоснованные нормы его внесения, обеспечивать быструю заделку в почву, и т.д.

Укрупнение птицеводческих ферм и строительство современных птицефабрик в последние годы существенно повысило долю птичьего помета в общем объеме производства органических удобрений. По удобрительной ценности птичий помет превосходит все другие отходы животноводства.

Важным источником органического  вещества для улучшения баланса  гумуса является солома, которая при  условии одновременного внесения азотных  удобрений лишь немногим уступает навозу. Многочисленными исследованиями установлено, что органическое вещество соломы способствует созданию благоприятной для растений почвенной структуры, повышает водоудерживающую и поглотительную способность почвы, делает ее устойчивой к ветровой и водной эрозии, ослабляет разрушительное воздействие механической обработки почвы.

При использовании соломы как удобрения  ее мелко заделывают в почву осенью, либо оставляют в поле на зиму и  запахивают весной. Источником органического  вещества также являются пожнивные  и корневые остатки сельскохозяйственных культур, которые остаются на полях. Количество этих остатков определяется видом и урожаем культуры, высотой стерни и т.д. Однако величина новообразования гумуса в почве за счет пожнивно-корневых остатков составляет порядка 1 т/га.

Повышению плодородия почв также способствует посев растений, зеленая масса которых не скашивается, а запахивается в почву, обогащая ее органическим веществом. Этот прием улучшения гумусного состояния почвы, известный и широко применявшийся еще в античном мире, называется зеленым удобрением почвы, или сидерацией. 150—200 ц зеленой массы пожнивной бобовой культуры, запаханные в почву поздней осенью, по своему удобрительному действию равноценны внесению 20 т навоза. Применение зеленого удобрения экономически целесообразно, так как не требует значительных трудовых затрат, связанных с доставкой и внесением органического удобрения.

На зеленое удобрение возделывают  преимущественно бобовые культуры (люпин, горох, вика и др.), способные  связывать азот воздуха и обогащать  им почву. Кроме того, мощная корневая система этих растений хорошо разрыхляет почву и переносит в пахотный слой питательные вещества из более глубоких горизонтов.

Наиболее широко используемым природным  ресурсом органических удобрений является торф. Общие запасы торфа в России составляют около 15,5 млрд т, однако по территории страны они распределены неравномерно. Максимальные запасы торфа сосредоточены в северо-западных районах европейской части, на севере Урала и в центральных районах Западно-Сибирской равнины.

Торф в природе образуется в  результате скопления не полностью разложившихся в болотных условиях остатков растений, в основном мха-сфагнума, и содержит в своем составе до 90% органического вещества. Его применяют для приготовления торфо-навозных и торфо-пометных компостов, в теплично-парковом хозяйстве, в производстве торфо-азотно-минеральных удобрений. На торфяной основе созданы комплексные гранулированные удобрения с длительным последствием (в течение 2—3 лет).

В качестве органического удобрения  может быть использован сапропель. Сапропель, или озерный ил, состоит из частичек, почвы и материнских пород, продуктов распада растений и животных и осадков минеральных солей. В России его запасы составляют 92 млрд т, причем естественный прирост сырой массы сапропеля достигает 3—8 мм в год, т.е. ресурсы этого ценного органического удобрения непрерывно пополняются. Сапропелевые отложения характеризуются высоким содержанием гумуса, азота и зольных элементов.

Сапропель — дешевое и доступное  для сельского хозяйства органическое удобрение, применение которого целесообразно вблизи от мест его залегания. Наиболее рациональным является гидромеханизированный способ добычи сапропеля в сочетании с его гидротранспортировкой по трубопроводам.

Источником пополнения органического  вещества почвы может стать использование  промышленных и городских отходов. В настоящее время эта задача решается по следующим направлениям: 1) использование в качестве органических удобрений осадков городских сточных вод; 2) использование в качестве удобрений промышленных отходов, содержащих органические вещества (отходы пищевой, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей промышленности и др.); 3) использование сточных вод для удобрительных поливов и орошения. Ценными органическими удобрениями служат отходы гидролизного производства — гидролизный ил и гидролизный лигнин, содержащие до 80% органического вещества. Кроме того, лигнин и его компосты обладают высокой структурирующей способностью и могут быть использованы в качестве структурообразователей для почв с отрицательным водно-воздушными характеристиками.

Важным резервом восстановления плодородия эродированных почв является нанесение  на них слоя почвы с большим  содержанием гумуса. Этот прием называется землеванием, или реплантацией.

В последнее время значительное количество сельскохозяйственных земель отчуждается под промышленное и жилищное строительство, добычу полезных ископаемых, прокладку дорог, трубопроводов, каналов, а также затопляется при строительстве водохранилищ. Объем почвенного слоя, снимаемого при производстве различных земельных работ, в целом по России исчисляется миллионами кубических метров и выступает значительным резервом для проведения землевания. Кроме того, во время сильной дефляции в Ставропольском крае и Ростовской области в 60—70-е гг. XX века у многих лесополос и внутри них накопились огромные (до 3—4 м) валы из верхнего гумусированного слоя почвы, сдутой во время сильных ветров с прилегающих полей.

В качестве реплантанта также могут  быть использованы смытые верхние горизонты  почвы, отложенные в виде наносов  в прудах, балках и водохранилищах. При этом восстановление плодородия эродированных почв за счет этих наносов сопровождается восстановлением самих водохранилищ. Реплантация эродированных почв нашла применение в Молдавии, на Украине, в некоторых районах России.

Регулирование водного режима сельскохозяйственных угодий. В последние десятилетия XX века на нашей планете отмечена все более усиливающаяся аридизация суши. Под этим термином понимают сложный и разнообразный комплекс процессов и тенденций уменьшения степени увлажненности обширных территорий и вызванного этим сокращения биологической продуктивности экологических систем. Наблюдающаяся на протяжении ряда лет на обширных территориях Африки, Юго-Восточной и Южной Азии, ряда стран Южной Америки аридизация суши в различной степени ее проявления (от частых засух до полного опустынивания) крайне обостряет проблему обеспечения водой, продовольствием, кормами. Угодья, окаймляющие пустыни, не выдерживают нагрузки и сами превращаются в пустыни с глубоким изменением экосистем. Процесс опустынивания приобрел огромный размах: ежегодно образуется около 60 тыс. км² новых пустынь. В России отмечается аридизация юга и юго-востока европейской части страны, которая уже сказалась на стоке рек Каспийского и Черноморского бассейнов.

Для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур большое значение имеет увлажнение земель. Так, для прорастания семян пшеницы требуется около 45%, а для свеклы — около 120% воды от массы семян. На получение 1 т сухой массы пшеницы в среднем расходуется примерно 500 т воды, а на 1 т риса — более 1000 т воды. Поэтому важное значение для плодородия почв имеет проведение мероприятий, направленных на увеличение поступления воды в почву: регулирование поверхностного стока, снегозадержание, орошение, а также меры по сохранению влаги в почве. Особое место в этих мероприятиях занимают различные виды орошения.

Оросительные системы мира сегодня  обслуживают около 250 млн га. Всего  орошается 15—-20% обрабатываемых площадей, которые дают 30—40% мировой продукции  земледелия.

Источниками воды для орошения являются реки в естественном и зарегулированном состоянии, местный поверхностный сток, подземные воды. Для орошения могут быть использованы хозяйственно- бытовые, промышленные, шахтные, дренажно-сбросные воды оросительных систем, а также морские воды. Пригодность воды для орошения определяется различными факторами: общим содержанием солей в воде, химическим составом воды, водно-физическими свойствами почв, содержанием и составом солей в почве, дренированностью территории.

При неправильном орошении часто наступает вторичное засоление и заболачивание почв. Этому способствуют завышенные поливные нормы, фильтрация воды через стены оросительных каналов, отсутствие или неудовлетворительная работа коллекторно-дренажной сети, что в итоге вызывает повышение уровня минерализованных фунтовых вод.

В целях исключения отрицательного воздействия орошения на окружающую среду необходимо осуществлять комплекс мероприятий. Главным условием при  этом является высокое качество проектных  и строительных работ, а также высокий уровень земледелия и эксплуатации оросительных систем. Необходимо строго придерживаться планового водопользования, оперативно корректировать режим орошения сельскохозяйственных культур. Для понижения уровня фунтовых вод, приостановления процессов вторичного засоления и осолонцевания следует строить дренажные системы и осуществлять их правильную эксплуатацию.

К землям, имеющим неблагоприятный  для сельскохозяйственных растений водный режим и нуждающимся в  мелиорации, относятся избыточно  увлажненные земли. Общая площадь таких земель на территории бывшего СССР составляет примерно 235 млн га, в том числе болот и заболоченных земель — 190 млн га, минеральных постоянно или временно увлажненных земель (поймы рек, подтопляемые земли в зонах водохранилищ и озер) — 45 млн га. Значительные площади избыточно увлажненных земель находятся в зоне тундры и лесной зоне, причем на долю заболоченных и болотных почв в таежной и таежно- лесной зонах приходится 19—26% от всей площади зоны. Для сельскохозяйственного использования пригодно примерно 135 млн га избыточно увлажненных земель, тогда как доля сельскохозяйственных угодий составляет 24% от площади всех болотных и полуболотных почв.

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.

Применение комплекса агротехнических  и мелиоративных приемов Я внесение оптимальных доз удобрений, рыхление и увлажнение почв — дает возможность ежегодно получать высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур. Так, осушаемые земли многих областей Нечерноземной зоны России при доле в 30—40% от пахотных земель этой зоны обеспечивают валовой сбор урожая льна, многолетних трав, картофеля и корнеплодов, составляющий 50—70%. При правильной эксплуатации и интенсивном использовании осушаемых земель затраты на строительство осушительных систем окупаются за 7— 10 лет.

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.