ОСНОВНЫЕ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЧВ

Таблица 5

Классификация основных почв южно-таежной подзоны

Западно – Сибирской равнины [13]

 

Тип	Подтип	Род
1. Подзолистые     2. Болотно – подзолистые   3. Дерново - глеевые	Глееподзолистые Подзолистые Дерново – подзолистые     Торфянисто – подзолисто – глеевые   Дерново – подзолисто – глеевые   Дерново - глеевые	Дернов – подзолистые остаточно осолоделые со вторым гумусовым горизонтом с признаками глубинной глееватости. То же, но остаточно карбонатные. Дернов – подзолистые остаточно- осолоделые проградуированные с признаками глубинной глееватости. Дерново– подзолистые контактно – глеевые с признаками глубинной глееватости. Дерново- слабоподзолистые (пески)   Торфянисто – подзолисто –глеевые остаточно осолоделые (обычные). Торфянисто – и торфяно – подзолисто –глеевые остаточно осолоделые со вторым гумусовым горизонтом.   Дерново – подзолисто – глеевые остаточно осолоделые со вторым гумусовым горизонтом. То же, но остаточно карбонатные.   Дерново-глеевые обычные Дерново-глеевые осолоделые Дерново-глеевые замоховатые Дерново-глеевые осолоделые остаточно карбонатные со вторым гумусовым гори-

Окончание табл.5

		зонтом.
4.Торфяные болотные верховые     5. Торфяные болотные низинные   6. Серые   7. Серые лесные глеевые	Болотные верховые торфяно-глеевые     Болотные верховые торфяные   Низинные обедненные торфяно – гллевые Низинные обедненные торфяные   Низинные Типичные торфяно-глеевые   Низинные типичные торфяные   Светло-серые Серые Темно-серые   Поверхностно -глеевые Грунтово-глеевые	Обычные Остаточно низинные (переходные)   Гумусово - железистые   Обычные Нормальнозальные Карбонатные Солончаковые Сульфатокислые   Обычные со вторым гумусовым горизонтом   Глеевые осолоделые Остаточно карбонатные слабо - обедненные торфяно средне-сильно оподзоленные.

 

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)

 

Вид торфа	Степень разложения,%	Коэффициент фильтрации по вертикальному направлению,м/сут
Сфагновый переходный	30-50	0,9-5,2
Сфагновый переходный	10-30	0,6-1,7
Дерново-сфагновый переходный	25-30	n
Осоково - сфагновый переходный	-	0,2
Тростниково - сфагновый переходный	30-55	n
Древесно – пушецевый переходный	30-55	n
Древесно – осоковый низинный		n
Древесно – осоковый с тростниковым низинным		0,3
Осоковый низинный		1,2
Осоково –тиновый низинный	-	1,2
Древесно – осоковый низинный	30-50	5,6
Тростниковый низинный	-	2,2
Тростниково - осоковый	-	2,2

 

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

 

Таблица 7

Основные водно-физические свойства торфа

 

Торф	Средняя плотность,г/см3	Пористность, %	НВ, % от объе6ма	Высота капиллярного паднятия, см	Коэффициент фильтрации, м/сут	Водоотдача матрового слоя,%
Верховой	0,08-0,13	90-95	65-70	60-70	0,0n-0,n	2-10
Низинный	0,20-0,39	80-90	55-60	60-90	0,.0n-n	8-14

 

 

Таблица 8

 

Основные водно-физические свойства

переувлажненных минеральных почвогрунтов

 

 

Средняя плотность, г/см3	Пористость	НВ	Высота капиллярного поднятия, см	Коэффициент фильтрации, м/сут	Водоотдача метрового слоя, %
% от объема
Мелкозернистый песок
1,6-1,7	35-40	12-18	10-20	0,0n…n	10-20
Супесь
1,4-1,6	40-45	15-20	40-60	0,0n	6-15
1,4-1,5	45-50	25-30	100-150	0,00n…0,n	1-6
Глина
1,5-1,8	35-45	30-35	200-300	0,00n…0,0 n	0,007-0,050

 

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.

 

 

3. 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):

 

Средняя плотность, г/см3	0,16	0,065	0,075	0,09	0,11	0,12
К	5,40	3,80	2,70	2,00	1,40	1,00

 

 

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)

 

Тип и вид торфа	Степень разложения, %	Зональность, %	Потери органического вещества, % от исходного содержания
исходная	через 13-15 лет	исходная	через 13-15 лет
Верховой сфагновый			3,17	6,56
Верховой медиум			2,60	3,13
Верховой пушецевый			2,10	2,38
Низинный осоковый			6,01	8,83

 

 

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.

 

 

Средняя плотность, г/см3	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
m1	0,14	0,055	0,03	0,025	0,018	0,014	0,013	0,01

 

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.

 

 

4. 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

Тип и подтип водного питания	Основные водные условия (рисунок)	Причины переувлажнения или заболачивания
1. Атмосферный	Участок расположен на водоразделе или верхней части склона. Грунты слабопроницаемые, суглинистые, глинистые. Рельеф плоский, с малыми уклонами и микропонижениями. Грунтовые воды расположены глубоко (5-30 м). Площадь водосбора примерно равна площади переувлажненных или заболоченных земель.	Застаивание поверхностных вод, почвенных вод, формирующихся непосредственно на осушаемом участке в период интенсивного выпадения дождей или таяния снега весной.
2. Грунтовый: а) приток грунтовых вод с прилегающего водосбора     б) замкнутый бассейн грунтовых вод   в) приток фильтрационных вод из рек и водохранилищ	Участок расположен в пониженных элементах рельефа (нижняя часть склона, речная долина, пойма, местные понижения). Грунты песчаные и супесчаные подстилаются водоупором. Грунтовые воды поступают с прилегающего участка водосбора. Водосборная площадь значительно превосходит площадь заболоченного участка. Характерен для равнинных территорий со слабовыраженным рельефом, с микро – и мезопонижениями. Грунты хорошо водопроницаемые, подстилаются водоупором. Водосборные и заболоченные площади примерно равны. Поймы рек, прибрежные территории озер, водохранилищ, рельеф и геологическое	Близкое к поверхности земли положение уровня грунтовых вод, формирующихся за счет их притока со стороны внешней водосборной естественной дренированности участка.     Близкое к поверхности земли положение уровня грунтовых вод в период подпора
3. Грунтово - напорный	строение аналогичны охарактеризованным в пт. а), б).   Участки расположены в нижних частях склонов в долинах и поймах рек. Характерная особенность геологического строения – напорный водоносный пласт расположен между двумя слабопроницаемыми слоями. Грунтовые воды находятся под напором вследствие геодезической разности высот местности их формирование и разгрузки. Пьезометрический уровень напорных грунтовых вод может подниматься выше поверхности земли.	их за счет фильтрации воды из рек и водохранилищ при подъеме уровня воды в них. Выклинивние напорных вод в местах размывов верхней слабопроницаемой толщи. Если верхний пласт не разрушен, возможно насыщение почвенного горизонта за счет капиллярного подъема влаги под напором грунтовых вод водоносного слоя.
4. Намывной: а) аллювиальный	Участки расположены в поймах рек и озер. Почвы – минеральные или низинные болота.	Продолжительное затопление в период весеннего паводка, летне-осенних дождей. Застаивание поверхностных вод, наступающих на участки с прилегающих склонов.
б) делювиальный	Участки расположены в пониженных частях склонов, в долинах рек. Прилегающие водосборы сложены слабопроницаемыми грунтами. На склонах возможно овражной сети. Рельеф участков плоский. Почвы суглинистые, глинистые.	Застаивание поверхностных вод, поступающих на участки с прилегающих склонов.
5. Оросительный	Орошаемые земли, почвы которых склоны к засолению, при промывном водном режиме.	Поливные воды.