Мелиорация земель

Для того чтобы растения чувствовали себя хорошо и в полной мере проявляли свои декоративные и плодовые качества, необходимо придать почве такие свойства, которые бы были наиболее благоприятны для роста и развития, создать оптимальные по сравнению с естествен­ными (исходными) водный, тепловой и солевой режимы.

Последствия переувлажнения почвы.

Бывает так, что весной или после обильных дождей вода долго стоит на поверхности почвы. Избыточное увлажнение губительно действует на растения. Оно ухудшает доступ воздуха к корням, вследствие чего растения испытывают кислородное голодание, хилеют и гибнут. От переувлажнения выпревают газонные травы и травянистые многолетники. Зимой в понижениях посадки зачастую страдают от вымокания. Растения чувствуют себя угнетенно, дают слабый прирост, теряют декоративные качества. Все это свидетельствует о неблагоприятном водном режиме, сложившемся на данной территории.

Для улучшения качества почв и создания наиболее благоприятных условий для роста и развития растений, для отвода излишней влаги проводят мелиорацию земель.

Мелиорация (от лат. melio - улучшать) - это система меро­приятий по улучшению свойств и режима почв в благоприятных производственном (сельскохозяйственном, лесохозяйственном и др.) и экологическом направлениях. При этом всегда следует иметь в виду, что эффект мелиорации в полной мере проявляется только на фоне высо­кой культуры земледелия.

Наиболее целесообразны в Нечерноземной зоне следующие виды мелиораций:

Агрономические мелиорации (агромелио­рации) - это комплекс мероприятий, направленных на изменение (улучшение) рельефа и физических свойств почв. Это может быть решено путем планировки поверхности, глубокое рыхление почвы. Агромелиоративные мероприятия обеспечивают организацию и ускорение поверхностного стока, улучшают распределе­ние влаги на поверхности орошаемого поля.

Культуртехнические мелиорации - комплекс тех­нических мероприятий, обеспечивающих приведение в благопри­ятное для возделывания культурных растений состояние поверхно­сти и корнеобитаемых горизонтов почвы. Это достигается путем уборки поверхностных и внутрипочвенных камней, удаления кустарника, пней, кочек, мелколесья, засыпки ям, разборки валов выкорчеван­ной древесины, извлечения погребенной древесины и др.

Гидротехнические мелиорации обеспечивают аккумуляцию влаги в необходимом количестве и в нужное время, сброс избыточной гра­витационной влаги за пределы рассматриваемой территории. Гидротехнические мелиорации имеют своей основной задачей регули­рование водного режима почв. Это достигается осуше­нием, двусторонним регулированием водного режима почв и т.п.

Тепловые мелиорации направлены на изменение теп­лового режима почв с помощью мероприятий по трансформа­ции гранулометрического состава поверхностных горизонтов (на­пример, внесение мелких камней в пахотные слои северных почв с целью уменьшения их теплоемкости и повышения температу­ры, систематического снегозадержания, мульчирования поверхно­сти и др.).

Так как мелиорация - это система определенных технических и иных мероприятий, направленных на улучшение свойств и режи­мов почв, то обычно наибольший эффект удается достигнуть при комплексном применении различных видов мелиорации. Например, при осушении тяжелых заболоченных почв - сочетанием аг­ромелиорации, гидротехнических и культуртехнических мелиора­ций.

Задача мелиорации заключается в том, чтобы улучшить свой­ства и режим (или режимы) почвы в слое мощностью 1-2 м, т.е. в горизонтах почвенного профиля. По­этому непосредственным и основным объектом мелиорации всегда является почвенный покров.

Из истории мелиорации

Осушительные мелиорации начали проводить еще в глубокой древности: в течение ряда тысячелетий население Египта, Бирмы, Индии, Вьетнама, Китая сооружало в долинах крупных рек дамбы для за­щиты пойм от наводнений. Греческий историк Геродот более 2000 лет назад описал одну из первых дренажных систем в долине Нила. Дренаж как мелиоративное мероприятие получил широкое распространение в античный период в Греции. Позднее римский писатель Катон (I в. до н.э.) в трактате «О земледелии» описал открытые дренажные системы, применявшиеся в Древнем Риме для осушения почв на виноградниках и оливковых плантациях. Многие из этих систем действуют до настоящего времени. В Х в. в Европе начались работы по устройству осушительных систем в бассейне Северного моря. Особенно интенсивными они были в XII- XIV вв. Осушались круп­ные болота, приморские низменности, дельты рек, приозерные понижения.

В Англии в 1252 г. при короле Генрихе III был принят первый закон об осушении сельскохозяйственных земель, который стал основой для развития мелиорации в последующие столетия. Пер­вая система закрытого дренажа в Европе была построена, по-види­мому, в этой стране при Генрихе V в конце XV в.

Появление гончарного дре­нажа относится примерно к 1810 г. В 1846 г. парламентским актом дре­наж сельскохозяйственных земель был признан национальным до­стоянием.

За период 1846-1873 гг. в Англии было осушено 4 млн. га. В 1880 г. площадь осушенных земель в стране составила 6,2 млн. га. В настоящее время общая площадь ежегодного строительства дренажа (включая объекты реконструк­ции) составляет около 100 тыс. га.

Интенсивное развитие работ по осушению в России первона­чально было связано с деятельностью Петра I. Он предпринял осу­шение болот в связи с освоением побережья Финского залива, строительством Петербурга и других городов, крепостей, заводов. Действие открытых осушительных систем было описано М.В. Ло­моносовым в работе «Лифляндская экономика» (1738). В конце XVIII в. А.Т. Болотов разработал вопросы осушения северных рай­онов России. Однако в послепетровский период до второй полови­ны XIX в. работы в области осушения почв в России велись в весь­ма ограниченных масштабах. Отмена крепостного права и бурное развитие капитализма явились движущим фактором мелиорации почв. В 1873 г. Министерство государственных имуществ в целях использования обширных болот северо-западных губерний под сенокосы и пастбища, улучшения государственных лесов и оздоров­ления местности организовало две экспедиции по осушению болот под руководством И.И. Жилинского. К этому времени относится и строительство двух первых закрытых осушительных систем гончар­ного дренажа в России. Они сыграли в дальнейшем важную роль в развитии этого прогрессивного способа осушения в нашей стране. Первая такая система закрытого дренажа была построена в 1853 г. на территории современной Белорусской сельскохозяйственной академии А.Н. Козловским через 10 лет после того, как в Англии в 1843 г. Д. Рид впервые изобрел гончарную дренажную трубу. Вторая система закрытого гончарного дренажа была создана в Смоленской губернии в имении А.Н. Энгельгардта, близкого друга и соратника В.В. Докучаева. В начале XX в. в России создается  система мелиоративных опытных станций и опытных полей по культуре болот (Архангельская, Яхромская, Сарненская и др.).

Защита территории от воды и задачи дренажа

Основными методами регулирова­ния и защиты территории от воды яв­ляются водоотведение и устройство дренажа. Защита участка от обводнения при помощи водоотвода требуется, если:

• если он расположен на не слишком кру­том склоне, по которому сверху посто­янно поступает вода (т.е. выше участка имеется пруд или заболоченный участок);
• когда вода, собирающаяся по всему склону, во время дождя успевает, про­текая, насыщать грунты.

При уклонах участков более трех градусов защита требуется в основном от смыва плодородного слоя. Во­доотвод с защитой от поверхностных вод рекомендуется проводить двумя основными способами:

Задачи, возлагаемые на дренаж:

• быстрый отвод талых вод, что позволяет использовать участок почти сразу после оттаивания почвы;
• понижение уровня грунтовых вод;
• отвод избыточных вод после продолжительных осадков, в основном на тяжелых глинистых грунтах.

Проектирование и строительство дренажа лучше всего доверить специалистам, которые смогут учесть особенности осушаемого участка и гарантировать нормальную работу дренажа. На небольших участках проект дренажа может быть выполнен без расчета. При этом учитывается ряд необходимых для устройства дренажных систем параметров:

1. уклон и диаметр дрен;
2. расстояние между дренами;
3. глубину залегания дрен;
4. плановое расположение дрен;
5. устройство устьевой части, смотровых колодцев и др.

Устройство дренажа

Дренажная система - это комплекс инженерных сооруже­ний, состоящий из водоприем­ника, проводящей сети, регулирую­щей сети и ограждающей сети, ко­торые располагаются на осушаемой территории. Водоприемником может служить река, ручей, овраг или кана­ва вдоль дороги, то есть любое мес­то, куда можно отвести воду с осушаемой территории. Водопроводящая осушающая сеть - это система открытых каналов и закрытых коллекторов, по которым вода поступает с осу­шаемой территории в водоприемник.

Регулирующая сеть состоит из дре­нажа – открытого, в виде сети канав, он устраивается на больших территориях или по границам участка, вдоль улиц, или закры­того, вертикального и горизонтального, либо смешанного типа.

Чаще всего используется закрытый горизонтальный дренаж, состоящий из траншей глубиной 1-1,2 (1,5) м, на дне ко­торых располагаются дрены - специаль­ные дренажные трубы или любой проводящий воду материал: щебень, битый кирпич, хворост, жерди, засыпан­ные сверху землей. Цель устройства дренажа -  собрать избыток грунтовых и поверхностных вод и отвести их за преде­лы участка. Таким образом, дренаж регулирует влаж­ность в поверхностном слое почвы, в котором располагается корневая система ра­стений. Дренажные траншеи должны иметь уклон в сторону водоприемни­ка, от этого зависит скорость убыва­ния воды.

Ограждающая сеть каналов, глубиной 1-1,5 м, перехватывает поверхностные и грунтовые воды, по­ступающие с расположенных выше соседних территорий. Ограждающая сеть обычно прокладывают по периметру застроенной территории.

Последовательность устройства дренажа

Строительство дренажа начинается с водоприемника. После того, как будет сделан водоприемник, прокладывают траншею под закрытый коллектор, по которому вода будет поступать из дрен в водоприемник. Затем выкапывают траншеи для дрен. Диаметр дрены 6-9 (10) см, а коллекто­ра, в случае если он собирает воду от большого количества дрен на боль­шом пространстве, - 9-10 см. На небольших участках (менее 50 соток) диаметры коллектора и дрен могут быть одинаковыми.

Ширина траншей под дрены и кол­лектор - 35-40 см, а глубина – 1-1,2 м.  Коллектор нужно располагать ниже дрены, что­бы вода самотеком шла из дрен в кол­лектор, а из коллектора - в водопри­емник. Открытые каналы могут иметь различную глубину ­в зависимости от рельефа. На ровном участке с минимальными уклонами глубина канала составляет 1,5 м, на более рельефном - менее 1,5 м. Эти нормы применимы для всех типов по­чвы. Дре­нажная система должна иметь уклон: 0.002-0.005 м на 1 м (2-5 мм на 1 м) для труб диаметром 90 (100) мм, а для труб с большим диаметром уклон делается больше.

Дренажную систему распо­лагают не ближе чем в 0,5 м от за­бора и 1 м от отмостки дома. Расстояние между дренами на участках с тяжелыми глинисты­ми почвами примерно 7-10 м, с легкими пес­чаными, хорошо проницаемыми для воды почвами - до 15-20 м.

Бывают ситуации, когда участок расположен в низине или на склоне, и во­доприемник находится выше осу­шаемой территории (т.е. воду отводить некуда).  В этом случае в качестве водоприемника делают дренажный коло­дец глубиной 2-3 м. В него устанавливают дренажный насос, который автоматически будет выкачивать собирающуюся в колодце воду в расположенную выше канаву или овраг. Дренажный коло­дец укрепляют железобетонными кольцами диаметром 1 м.

Дренажные трубы необходимо обмотать фильтрующим материалом (геотекстилем) для защиты труб от попадания глинистых частиц (заиления), но обычно их можно купить уже с обмоткой.  Кроме геотекстиля используют объемные  дренаж­ные фильтры. Их изготавливают из отходов текстильного производства, соломы злаковых (главным образом из ржаной соломы), волокнистого торфа, волокон кокосового ореха и других материалов. Объемные фильтры не только защищают пластмассовую дрену от заиле­ния, но улучшают и усиливают приточность воды. Фильтры из органических материалов (например, из ржаной соломы) перспек­тивны еще и потому, что они длительно не снижают своей водо­проницаемости в условиях интенсивного заиления благодаря способности к авторегенерации, к восстановле­нию пористости в результате постепенного разложения материа­ла фильтра. Такие фильтры особенно эффективны на тяжелых глинистых и суглинистых почвах.

На дно дренажной траншеи насыпают слой щебня 5 см, затем на щебень под определенным уклоном укладывают трубы, трубы обсыпают щебнем или гравием слоем 30-40 см. Щебень используют фракцией 8-32 мм, чистый, промытый, нельзя брать известковый щебень. Далее можно насыпать крупнозернистый песок слоем 10-30 см, а поверх песка укладывается плодородный грунт.

Дренажная система с применением дренажных труб является наиболее эффективной при проведении осушительных мелиоративных мероприятий. Дренаж, созданный только из щебня, битого кирпича, жердей, будет хорошо отводить воду лишь в течение 5-7 лет, а после потребует ремонта или полной замены.

При правильной эксплуатации дренажная система из труб будет служить достаточно долго - до 50 лет. Это возможно лишь при соблюдении некоторых условий:

1. после того, как проложены трубы, тяжелой технике по участку ездить нельзя. В случае крайней необходимости лучше построить временную дорогу;
2. если верхний слой почвы уплотнен колесами автомашин, то следует провести глубокое рыхление, чтобы придать почве необходимую степень рыхлости и водопроницаемости. Иначе дренажная система не будет работать;
3. Раз в 2-3 года дренаж­ные трубы желательно промывать в целях предупреждения их заиления и закупорки отверстий гидроокисью железа. Для этого к открытому краю коллектора (тому, что впадает в водоприемник) подсоединяют водопроводный шланг и стру­ей воды под напором промывают дренажную систему.

Если все работы выполнены правильно, то в ходе функционирования дренажной системы на участке устанавливается благоприятный гидрологи­ческий режим, что создает оптимальные условия для развития растений. Но нужно помнить, что растения будут хорошо расти и плодоносить лишь при сочетании всех необходимых для их жизнедеятельности факторов, т.е. оптимальных свойств и режимов почвы (водного, теплового, воздушного) с высоким уровнем агротехники, с хорошим уходом за посадками.