Ґрунти як об'єкт меліорації

Размещено на http://www.allbest.ru/

Львівський національний університет імені Івана Франка

ҐРУНТИ ЯК ОБ'ЄКТ МЕЛІОРАЦІЇ

Позняк С.П., д. геогр. н., професор

Анотація

ґрунт меліорація зрошення чорнозем

Оцінено значення ґрунту як основного об'єкта землеробства і меліорації. Встановлено, що ефективність меліоративних систем обумовлена адекватністю генези, складу і властивостей ґрунтів і ґрунтотворних порід. Розглянуто динаміку сучасних ґрунтотворних процесів у чорноземах при зрошенні.

Annotation

The importance of soil as main object of the agriculture and reclamation has been estimated. The effectiveness of reclamation systems is determine of the identically of soils and rocks genesis, composition and properties have been determined. The dynamic of the modern soilformation processes in the irrigate chernozems have been exanimate.

Виклад основного матеріалу

Поряд з агрономією, агрохімією, рослинництвом, екологією та іншими науками меліорацію ґрунтів розглядають як одну з обов'язкових складових частин землекористування і землеробства, які спрямовані на оптимізацію властивостей і режимів верхніх шарів ґрунту і підґрунтя. Меліорація створює сприятливі умови для розвитку рослин у поверхневих горизонтах загальною потужністю 1,5-2,0 м. У цьому аспекті ґрунти необхідно розглядати як безпосередній, а в зоні перезволоження як єдиний, об'єкт меліорації. Для успішного вирішення завдань землеробства і ефективності меліоративних заходів необхідне повне розкриття особливостей генези ґрунтів, їхніх властивостей і еволюції в природному стані і після меліорації.

Вважаючи, що ґрунти розглядають як основний об'єкт будь-яких меліорацій для цілей землеробства і лісового господарства, виникає необхідність поєднання способів меліорації з властивостями і режимами ґрунтів, оцінити роль їхньої генези у виборі найдоцільніших, оптимальних рішень. Особливе значення мають характеристики вторинних змін ґрунтотворних процесів, які відбуваються за активного втручання людини в природне середовище шляхом меліоративних заходів. Проте такі впливи набувають надмірних масштабів і не завжди є доцільними і безпечними. Незважаючи на важливе значення, ці впливи до останнього часу практично не враховуються.

Оцінюючи ґрунти як основний об'єкт землеробства і меліорації, зазначимо, що їхнє різноманіття в межах єдиної ґрунтово-кліматичної провінції детерміновано в першу чергу різною ґенезою і складом ґрунтотворних порід. Це обумовлено тим, що ґрунти успадковують всі основні властивості ґрунтотворних порід - мінералогічний, хімічний, гранулометричний склад, фізичні та інші властивості. Крім того, ґрунтотворні породи і процеси їхнього формування визначають причини перезволоження, заболочення, підтоплення, осолонцювання, засолення тощо.

Важлива роль ґрунтів і ґрунтотворних порід у вирішенні завдань землеробства і меліорації обумовлена ще й тим, що їхня ґенеза і склад практично повсюдно визначають доцільність застосування, а також параметри гідротехнічних споруд, агротехнічних і агромеліоративних заходів, і навпаки, ці фактори лімітують або створюють можливість застосування традиційних способів меліорації. Неефективним чи небезпечним для навколишнього середовища є такий спосіб меліорації, який неадекватний властивостям і режимам ґрунтів і ґрунтотворних порід.

Для того, щоб обґрунтувати допустимі межі і застосування конкретних способів меліорації у визначених природних умовах, прогнозувати небезпечні наслідки застосування меліоративних заходів у неадекватних ситуаціях, забезпечити стійкість меліоративних систем і агроландшафтів загалом, необхідне проведення їхнього аналізу.

Найчіткіше зв'язок способів меліорації з особливостями генези, складу і властивостей ґрунтів і ґрунтотворних порід проявляється у випадку меліорації мінеральних заболочених ґрунтів. Дослідженнями Ф.Р. Зайдельмана встановлено, що в мінеральних гігроморфних ґрунтах швидко виходить з ладу пластмасовий дренаж, а керамічний дренаж мало ефективний в тривало-сезонно-мерзлотних ґрунтах внаслідок закупорки дрен льодовими кірками весною в початковий період формування дренажного стоку. В структурних, перважно заплавних ґрунтах, добре функціонує кротовий дренаж, проте він є недоцільним у болотно-підзолистих суглинкових і глинистих ґрунтах (Зайдельман, 1985). Тісний зв'язок ефективності меліоративних заходів і генези ґрунтів проявляється і у випадку застосування агромеліорації. Неефективне глибоке розпушення торфових і кам'янистих ґрунтів на моренних відкладах, а також на територіях зі складною структурою ґрунтового покриву. Ефективність меліоративних систем, які є адекватними ґенезі, складові та властивостям ґрунтів і ґрунтотворних порід є справедливими не тільки для гумідних, але й для ландшафтів степу, напівпустель і пустель. Залучення в зрошення важких за гранулометричним складом і засолених ґрунтів обумовлює неефективність промивок внаслідок їхньої низької водопроникності.

Важливого значення для оцінки адекватності способів меліорації ґрунтів природним умовам набуває аналіз змін процесів ґрунтотворення внаслідок сучасного інтенсивного антропогенного впливу.

Зрошення чорноземів є одним з нових потужних факторів втручання людини в ґрунтову екологічну систему степів. Якщо розорювання і внесення добрив стосуються тільки верхніх горизонтів ґрунтів, то зрошення і пов'язане з ним збільшення водонадходження охоплюють значну товщу ґрунто-підґрунтя і вже тому наслідки зрошення можуть бути більшими, ніж у випадку розорювання чи внесення добрив.

При зрошенні різко змінюється водний режим всієї території загалом, в т.ч. водний режим ґрунтових горизонтів і підстеляючих товщ материнських порід. Замість непромивного чи періодично промивного типу водного режиму, властивого ґрунтам степів, у зрошуваних чорноземах створюється особливий іригаційний водний режим, який, з одного боку, пов'язаний з інтенсивним промиванням ґрунтової товщі низхідними потоками води, а з другого, безперервним підняттям рівня ґрунтових вод.

Зміна водного режиму ґрунтово-підґрунтової товщі неминуче повинна спричиняти мобілізацію величезних мас легкорозчинних солей, запаси яких знаходяться поза зоною активного водообміну. Вивчення інтенсивності процесів мобілізації і шляхів міграції легкорозчинних солей на зрошуваних і прилеглих територіях є однією з основних і найбільш суттєвих проблем ґрунтово-меліоративної науки.

Зрошення може мати і менш очевидні, проте не менш важливі наслідки, які полягають в зміні речовинного складу і мінеральної частини ґрунту, фізичних, фізико-хімічних і біологічних властивостей, тобто зрошення неминуче повинно призвести до зміни характеру ґрунтових процесів у степовій зоні. Спрямованість і характер цих нових, не властивих умовам степу, процесів можуть мати дуже важливі наслідки. Вони можуть спричинити або розвиток ґрунту, або його руйнування і деградацію.

Зміна речовинного складу і властивостей ґрунтів, тобто зміна характеру ґрунтотворення під впливом зрошення, є менш очевидною, оскільки в силу консерватизму ґрунту ці процеси відбуваються повільніше порівняно з перенесенням солей і вологи. Проте зрошення в чорноземах нетривале і навряд чи за такий короткий період можна чекати якихось різких змін речовинного складу і властивостей ґрунтів. Це головна причина того, що питання динаміки сучасних ґрунтових процесів у зрошуваних ґрунтах не привернули до себе належної уваги дослідників.

У результаті зрошення в ґрунтово-підґрунтовій товщі відбуваються не тільки ґрунтові, але й ландшафтно-геохімічні процеси, інтегральним показником яких буде і ландшафт, і ґрунт, адекватні новим умовам зволоження. Ці сучасні процеси розвиваються в різних напрямках і з різними швидкостями, тобто мають різний характерний час, за який процес, ознака або властивості розвиваються найінтенсивніше під впливом фактору середовища, який змінився, до того часу, доки він не набуде рівноваги з факторами, що змінилися. Надалі їхній розвиток або припиниться, або буде відбуватися асимптотично.

Розвиток цих нових невластивих процесів у чорноземах при зрошенні веде до зміни їхніх характерних особливостей і властивостей, які настільки значимі, що чорноземи констатують як невідповідні даним раніше назвам, тобто виникає необхідність зміни їхніх класифікаційних назв. О.О. Роде називає ці явища еволюцією ґрунтів. Із цього визначення випливає, що при зрошенні відбувається т.зв. іригаційна еволюція чорноземів.

Ґрунтотворні процеси підпорядковані добовому, річному і багаторічному ритмові (Роде, 1971). Проте в ґрунтах відбуваються процеси, які належать до т.зв. моментальних (Ковда, 1981).

Під впливом природних, і особливо антропогенних, факторів у ґрунтах розвиваються погано упорядковані цикли, які називають внутрісезонними (Козловський, 1985). До природних факторів, які сприяють розвиткові внутрісезонних процесів, належать зміна погоди, яка впливає на режим температури ґрунту і надходження атмосферних опадів. Із антропогенних чинників внутрісезонних циклічних процесів у ґрунті найбільш важливі обробіток ґрунту, полив зрошуваних культур, які належать до іригаційного циклу.

Різні ґрунтові властивості мають різний характерний час. Дослідженнями І.А. Соколова і В.О. Таргульяна (1976) встановлено, що і лабільними властивостями з малим характерним часом (волога, температура, склад ґрунтового розчину, склад ґрунтового вбирного комплексу, ступінь мінералізації органічних залишків) ґрунт здатний відобразити за години-роки дії сьогоднішніх чинників ґрунтотворення; консервативними властивостями з великим характерним часом (гумусовий, карбонатний профілі, диференційований профіль за вмістом мулу, дозрілий мінералогічний профіль, вивітрювання кварцу, циркону, рутилу тощо) ґрунт відображає діючі протягом тривалого часу чинники (сотні-тисячі років).

Зрошення активізує як процеси зі швидким перебігом, так і тривалі (Гоголєв, 1980). Багаторічні дослідження сучасних ґрунтотворних процесів у зрошуваних чорноземах свідчать, що до процесів зі швидким перебігом належать кислотно-основні і окисно-відновні режими, режими вологи і температури, склад ґрунтових розчинів, трансформація і міграція форм азоту і фосфору тощо. Що ж до процесів, тривалість яких вимірюється десятками, сотнями, а тим більше тисячами років (сольовий профіль ґрунтово-підґрунтової товщі, формування фізичного, крабнатного, гумусового і дозрілого мінералогічного профілів, вивітрювання вторинних мінералів), то в деяких випадках можна лише визначити тенденцію (спрямованість) їхнього розвитку. Це визначається неспівмірністю терміну зрошення в чорноземах степової зони з тривалістю самого формування ґрунту і ландшафтно-геохімічних процесів у ньому.

Якщо мова йде про зміни в природі, особливо під впливом такого інтенсивного фактору як зрошення, то водночас необхідно вирішувати проблему як прямих, так і побічних наслідків втручання людини в природний комплекс. Отже, широко розвиваючи зрошення в раніше незрошуваній чорноземно-степовій зоні, необхідно використовувати науково-обґрунтований прогноз наслідків, що неминуче виникатимуть зі зміною водного режиму степу.

Розробка такого науково-обґрунтованого прогнозу еволюції чорноземів під впливом зрошення пов'язана з певними труднощами: по-перше, змін зазнає і відповідно підлягає дослідженню велика кількість різних властивостей і параметрів ґрунтів і різних компонентів ландшафту; по-друге, внаслідок нетривалого терміну зрошення інколи порівняльне визначення тих чи інших властивостей і характеристик для зрошуваних і незрошуваних територій дає настільки незначні відмінності, які на перший погляд видаються несуттєвими або випадковими.

Тому для отримання достовірних даних доводиться використовувати методи математичної статистики. Проте навіть і статистично доказані відмінності бувають настільки невеликі, що за ними можна судити швидше про тенденції в розвитку сучасних процесів, ніж про самі процеси. Однак якщо невеликі абсолютні значення в тих чи інших математично обґрунтованих відмінностях через їхнє мале значення не можна безпосередньо використовувати для вироблення рекомендацій для практики зрошуваного землеробства, то для цілей прогнозування вони цілком придатні. В такій інтерпретації вони, безумовно, будуть мати безпосередню практичну цінність. Вчення про сучасні ґрунтотворні процеси є одним з провідних напрямків в області теоретичного ґрунтознавства. Розвиток цього напрямку спричинений необхідністю розробки методів управління ґрунтовими процесами для створення оптимальних умов розвитку сільськогосподарських культур, збереження і підвищення родючості ґрунтів, їхньої охорони від негативних антропогенних впливів.

Результати вивчення сучасних ґрунтотворних процесів, встановлення їхнього характеру, спрямованості та інтенсивності дають можливість прогнозувати еволюцію ґрунтів, відкривають шляхи активного впливу різних агромеліоративних заходів з метою покращення властивостей ґрунтів і підвищення їхньої продуктивності.

Багаторічними дослідженнями динаміки сучасних ґрунтотворних процесів у зрошуваних чорноземах виявлено, що розвиток нових, невластивих незрошуваним ґрунтам, процесів, частина з яких носить деградаційний характер і обумовлює зниження родючості ґрунтів.

Зрошення чорноземів веде до підняття рівня ґрунтових вод, спричиняючи заболочення і підтоплення території і зумовлює необхідність будівництва дренажу. На значній частині території характерним є процес інтенсивного вилуговування і обезсолення ґрунтів. Ці процеси мають негативні наслідки з точки зору родючості ґрунтів. Одним з основних є винесення кальцію, що є причиною порушення вуглекисло-кальцієвої системи, викликаючи підвищення лужності в кореневмісному шарі. У процесі зрошення за будь-якої якості поливних вод чорноземи зазнають осолонцювання, що зумовлюється температурною і випаровувальною трансформацією їхніх ґрунтових розчинів. Процес гумусонакопчення полягає в збільшенні вмісту і запасів гумусу в профілі зрошуваних чорноземів. Швидкість гумусонакопчення різкіше проявляється в перші роки зрошення з дальшим зниженням швидкостей в наступні роки зрошення, що свідчить про спрямованість цього процесу до встановлення рівноважного стану з новими екологічними умовами. У чорноземах під впливом зрошення інтенсифікуються процеси ілімеризації, внутріґрунтового оглинення, що веде до посилення деформації ґрунтового профілю за елювіально-ілювіальним типом. Відбувається деградація ґрунтової маси, що спричиняє обезструктурювання, зниження водотривкості структурних агрегатів, утворення опресійного горизонту, ущільнення, зниження загальної шпаруватості і шпаруватості аерації.

Зрошення чорноземів призвело до порушення рівноваги компонентів мінералогічного складу їхнього профілю. Одним з виражених процесів перетворення мінеральної частини чорноземів при зрошенні є процес гідрослюдизації. Виявлені спрямованість, характер і швидкості сучасних ґрунтотворних процесів у чорноземах при зрошенні ведуть до зміни морфологічної і мікроморфологічної будови профілю. Вивчення динаміки і механізмів сучасних ґрунтотворних процесів у зрошуваних чорноземах є основою для розробки шляхів їх регулювання з метою покращення обумовлених ними властивостей і підвищення родючості ґрунту.

Ґрунти в перезволоженій і аридній зонах розглядають як єдиний об'єкт меліорації. Успішне вирішення завдань і ефективності меліоративних заходів повинно базуватися на повному розкритті особливостей генези ґрунтів, їхнього складу, властивостей і еволюції в природному стані і після меліорації. Важливе значення для оцінки адекватності способів меліорації і природних умов ландшафтів має аналіз змін процесів ґрунтотворення, які спричинені інтенсифікацією антропогенного впливу, зокрема таких, що пов'язані зі зміною водного режиму ґрунтів і підґрунтя - осушення і зрошення.

Література

1. Зайдельман Ф.Р. Гидрологический режим почв Нечерноземной зоны (генетические, мелиоративные и агрономические аспекты). Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 328с.

2. Гоголев И.Н. Перспективы и почвенно-геохимические проблемы орошения в черноземной зоне Украины // Физическая география и геоморфология. К., 1980. №4. С.131-137.

3. Ковда В.А. Почвенный покров, его улучшение и охрана. М.: Недра, 1981.-183с.

4. Козловский Ф.И. Некоторые формы элементарного почво-образовательного процесса засоления в орошаемых почвах // Процессы почвообразования и эволюция почв. Сб. науч. ст. М., 1985. С.10-35.

5. Позняк С.П. Орошаемые черноземы юго-запада Украины. Львов: ВНТЛ, 1997. 240с.

6. Роде А.А. Система методов исследования в почвоведении. Новосибирск: Наука, 1971. 92с.

7. Соколов И.А., Таргульян В.О. Взаимодействие почвы и среды: почва-память и почва-момент // Изучение и освоение природной среды. Сб. науч. ст. М., 1976. С.150-164.

Размещено на Allbest.ru