Статья: Регулирование водного режима торфяных почв мещерской низменности шлюзованием

При многолетних прогнозах рассчитывалась цепочка связанных начальными условиями лет, поэтому вводились при расчетах каждый год целиком, в виде гидрологического года, то есть с начала теплого периода и до его конца, когда температура воздуха превышает +5 °С (принят равным 180 суток для всех метеостанций), и следующий за ним холодный период со снеговым покровом, когда поступление влаги прекращается, испарение отсутствует, а вода накапливается на поверхности.

Учтя по известным формулам испарение с поверхности снега и используя величины коэффициента поверхностного стока по А.Н. Костякову, нами найден объем поверхностного стока и, следовательно, слой весеннего увлажнения, который и принимается начальным для следующего года. Эти прогнозы явились основой зонирования показателей режима шлюзования (подъема уровня воды в осушительных каналах или напора в дренах, влажности, глубин грунтовых вод, объема дренажного стока, объема подачи воды для шлюзования и другие). Нами было рассмотрено три варианта расчета:

так называемое «стандартное» осушение с глубиной регулирующей и ограждающей сети, рекомендуемой нормами и правилами, обеспечивающей минимально допустимую норму осушения, которая в засушливые годы создает некоторую переосушку и которая имеет место в практике осушения болот Мещеры (П.И. Пыленок);

«мягкое» шлюзование с поддержанием уровней воды в канале на 0,8 м ниже поверхности земли;

«решительное» шлюзование с поддержанием уровней воды в канале на 0,5 м ниже поверхности земли.

В последнем случае уровни грунтовых вод уже заходят в пределы корнеобитаемой зоны, начинают угнетать растения и снижать продуктивность посевов, но создают гарантированное противопожарное увлажнение поверхностного слоя торфа. В наших прогнозных расчетах глубину дрен мы принимали равной 1,0-1,2 м, ограждающей сети (ловчих дрен) назначали в пределах 1,2-1,4 м.

Результаты прогноза показателей шлюзования приведены в табл. 2. Так как свойства торфяника приняты одинаковыми для всех метеостанций, то влажность верхнего 25 см слоя мало отличается, и результаты шлюзования зависят от варианта шлюзования и от особенностей местного климата. Из таблицы видно закономерное уменьшение глубины грунтовых вод и увеличение влажности торфа при подъеме уровней в каналах. Так при подъеме уровня воды в канале до 0,8 м и до 0,5 м от бровки глубина грунтовых вод уменьшается с 0,85 до 0,58 м, а влажность в слое 0.. .25 см растет с 63 до 74% пористости.

Таблица 2. Результаты прогноза показателей шлюзования (средние значения за годы исследований)

Примечания: * -- за теплый период; ** -- за год; *** -- за период шлюзования; **** -- средняя влажность в слое 0--25 см за период шлюзования.

Шлюзование с подъемом уровня воды в каналах до 0,5 м обеспечивает достаточную противопожарную влажность, но связано со значительным расходованием воды -- почти в два раза большим и с заметным снижением продуктивности посевов -- до 25%, чем при шлюзовании 0,8 м.

Избыточное осушение снижает относительную продуктивность (рассчитанную по модели В.В. Шабанова), как и недоосушка. В оптимуме продуктивность стремится к единице (0,95.0,96 при шлюзовании 0,8 м).

Шлюзование незначительно изменяет статьи водного баланса в теплый период, наблюдается некоторое увеличение суммарного испарения из-за увеличения влажности верхних слоев и, как следствие, уменьшение стока со шлюзуемого болота в местную речную сеть по сравнению с обычным осушением. По нашему мнению, эффективным является шлюзование с подъемом уровня воды в канале до 0,8 м, для которого необходима подача воды в два раза меньше, чем сток с водосбора, и обеспечивается влажность 25 см слоя почвы 0,63 доли пористости, тем самым создаются противопожарные условия, возможность выращивать травостой без переувлажнения почвы.

Выводы

В результате пятилетних полевых экспериментов нами изучены процессы шлюзования осушенного торфяника в противопожарных целях и установлено, что применительно к условиям экспериментального участка подъем уровня воды в канале до глубины 0,40 м от бровки обеспечивает влажность верхнего слоя торфяника в сухой период около 0,59 доли пористости, то есть противопожарно безопасную. Для климатических условий Мещерской низменности «мягкое» шлюзование с подъемом уровня воды в каналах до 0,8 м от поверхности земли оказалось достаточным в противопожарном отношении, обеспечивается достаточная влажность верхнего слоя почвы и устраняется типичная для Мещеры переосушка торфяника.

Библиографический список

1. Бушуев Н.Н. Современные методы почвенно-экологического мониторинга / Н.Н. Бушуев, В. Шуравилин, Т.В. Папаскири, А.Ю. Сошников, Б.Е. Бондарев, В.И. Кузнецов,

2. В. Бородычев, А.В. Левина // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. 2009. № 9 (57). С. 44--49.

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1973. С. 15--40.

4. Захарова О.А., Костин Я.В. Режим органического вещества в мелиорированной почве. Рязань: РГАТУ, 2013. 116 с.

5. Мажайский О.А. Экологизация водопользования в мелиорации пойменных земель // В сборнике: «Человек и окружающая среда»: Материалы четвертой республиканской научной конференции / Ю.А. Мажайский, Т.М. Гусева, В.Ф. Евтюхин, К.Н. Евсенкин, А. Игнатюк, В.Ф. Горбич. Рязань, 2000. С. 75--85.

6. Муромцев Н.А. Грунтовые воды как источник водного и минерального питания растений / Н.А. Муромцев, Н.А. Семенов, Ю.А. Мажайский, П.И. Пыленок, А.В. Шуравилин, К.Б. Анисимов // В сборнике: «Почвенные и земельные ресурсы: состояние, оценка, использование»: Материалы Первой Всероссийской открытой конференции. М., 2015. 511--515.

7. Овчинников А.С., Бородычев В.В., Поддубский А.А., Шуравилин А.В. Обоснование необходимости проведения мелиораций с учетом агроклиматических показателей // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. Волгоград, 2016. № 4 (44). С. 15--24.

8. Семенова К.С. Обоснование противопожарного шлюзования осушенных торфяников в условиях Мещерской низменности: Автореф. ... канд. т.н. по спец. 06.01.02 -- Мелиорация, рекультивация и охрана земель. М., 2016. 24 с.

9. Шуравилин А.В., Кибека А.И. Мелиорация. М.: ЭКСМОС, 2006. 944 с.

10. Bray G.A. Afferent signsls regulating food intake // Prog. Nutr. Soc. 2000. V. 59. № 3. P. 373--384.

References

водный баланс торфяной шлюзование

1. Bushuyev, N.N. Modern methods of soil-ecological monitoring / N.N. Bushuev, A.V. Shuravilin, T.V. Papaskiri, A.Yu. Soshnikov, B.E. Bondarev, V.I. Kuznetsov, V.V. Borodychev, A.V. Levina. Land management, cadastre and land monitoring, 2009. No. 9 (57). P. 44--49.

2. Armor, B.A. Methodology of field experience. M.: Kolos, 1973. P. 15--40.

3. Zakharova, O.A., Costin Ya.V. The regime of organic matter in meliorated soil. Ryazan, RGATU, 2013. 116 p.

4. Mazhaysky, Yu.A. Ecologization of water use in the reclamation of floodplain lands. In the collection: “Man and the Environment": Proceedings of the Fourth Republican Scientific Conference / Yu.A. Mazhaysky, T.M. Gusev, V.F. Evtyukhin, K.N. Evsenkin, V.A. Ignatyuk, V.F. Gorbich. Ryazan, 2000. P. 75--85.

5. Muromtsev, N.A. Ground water as a source of water and mineral nutrition of plants / N.A. Muromtsev, N.A. Semenov, Yu.A. Mazhaysky, P.I. Pylenok, A.V. Shuravilin, K.B. Anisimov // In the collection: “Soil and Land Resources: Status, Evaluation, Use": Proceedings of the First All-Russian Open Conference. M., 2015. P. 511--515.

6. Ovchinnikov, A.S., Borodychev V.V., Poddubsky A.A., Shuravilin A.V. Substantiation of the need for reclamation taking into account agroclimatic indicators. News of the Nizhnevolzhsk AgroUniversity Complex: Science and Higher Vocational Education. Volgograd, 2016. No. 4 (44). P. 15--24.

7. Semenova, K.S. Substantiation of fire-prevention flooding of drained peatlands in the Meshcherskaya lowland conditions: Abstract on the sisk. uch. st. kt. n. on spec. 06.01.02 -- Reclamation, reclamation and protection of lands. M., 2016. 24 p.

8. Shuravilin, A.V., Kibek A.I. Melioration. Moscow: EKSMOS, 2006. 944 p.