Климат как основа проектирования мелиоративных мероприятий

Климат территорий определяет общую направленность мелиоративных мероприятий. Она обусловлена рядом гидрологических, термических и других параметров. Поскольку гидромелиоративные мероприятия прежде всего влияют на водный режим почв, особое значение приобретает количественная характеристика увлажненности территории. С этой целью используют гидротермические коэффициенты. Впервые такой способ оценки климатических параметров был предложен выдающимся почвоведом-гидрологом Г. Н. Высоцким и затем применен для мелиоративной практики А. Н. Костяковым. По величине коэффициента влагообеспеченности А. Н. Костяков предложил дифференцировать европейскую часть страны на избыточно влажную, неустойчивую и недостаточно увлажненную зоны.

Выделяют три природно-климатических пояса: А — холодный, Б — умеренный, В — теплый. Пояс— это общая единица климатомелиоративного районирования, характеризующаяся комплексом природных условий, главным из которых является теплообеспеченность. Каждый пояс включает в себя несколько зон.

За межпоясные границы принимаются изолинии сумм температур вегетационного периода (СТ) выше 10 °C. Южная граница холодного пояса, А проходит по изолинии сумм температур выше 10 °C, равной 1600°. Южная граница умеренного пояса проходит по изотонии сумм температур выше 10 °C, равной 3500° — в европейской и 2700° — в азиатской части бывшей территории СССР. Теплый пояс характеризуется суммой температур выше 10 °C, равной 3500° и выше на европейской территории, выше 2700° — на территории азиатской части.

Природно-мелиоративная зона характеризуется комплексом природно-климатических условий, связанных с балансом тепла и влаги, особенностями почвообразования, направлениями сельскохозяйственного производства и мелиорации.

Природно-мелиоративные зоны имеют широтное распространение. Главные факторы их характеристики следующие:

• 1) сумма температур (СТ) вегетационного периода — более 10 °C;
• 2) среднегодовое количество осадков Р (мм);
• 3) значения показателя годового увлажнения, по Д.И. Шашко

P/f.

где Р — годовое количество осадков, /— годовая испаряемость.

В границах холодного пояса выделяются следующие зоны.

Полярно-тундровая зона (А—I) — избыточно влажная, не обеспеченная теплом. СТ выше 10 °C — менее 400°, Р — 150— 400 мм, P/f— более 1,33. Зона развития оленеводства, звероводства.

Лесотундрово-северотаежная зона (А—II) — преимущественно избыточно влажная, мало обеспеченная теплом. СТ выше 10 °C — 400−1400°; Р — 300−600 мм; P/f— более 1,33.

Наиболее распространенными почвами являются глееподзолистые, подзолы малоразвитые, мерзлотно-таежные и болотные почвы. Зона мразвития оленеводства, звероводства, очагового молочного животноводства и земледелия. Распаханность территории — 0,1%.

Основные направления мелиорации — тепловые мелиорации, улучшение технических свойств поверхности, снижение кислотности, регулирование водного режима почв, локальное осушение заболоченных почв пойм и термокарстовых депрессий для создания лугов.

Среднетаежная зона (А—III) — преимущественно влажная и избыточно влажная, недостаточно обеспеченная теплом. СТ выше 10 °C — 1000−1600°; Р — от 250−300 мм (в Якутии) до 500—700 мм (в европейской части зоны). По годовому увлажнению зона преимущественно влажная (P/f= 1,00—1,33), исключение составляет Центральная Якутия — засушливая и полузасушливая (Р//= 0,50−0,77).

Наиболее распространенными почвами являются подзолистые, мерзлотно-таежные, болотные и мерзлотные черноземовидные (в Якутии). Здесь развиты охотничий и лесной промыслы, молочно-мясное животноводство и выборочное земледелие. Распахано до 2% территории зоны. Основные культуры: картофель, овощи, серые хлеба (овес, ячмень), кормовые. Основные направления мелиорации: осушение, тепловая мелиорация, улучшение технических свойств поверхности, снижение кислотности почв.

В границах умеренного пояса выделяют следующие зоны.

Южно-таежная зона (Б—IV) — неустойчивой влагообеспеченности, ниже среднего и средне обеспеченная теплом. СТ выше 10 °C — 1600−2600° для европейской части и преимущественно 1000−2000° для азиатской; Р — 400−800 мм; коэффициент увлажнения P/f = 1,00−1,33. Преобладают дерново-подзолистые и болотные почвы. Зона развития молочно-мясного животноводства и земледелия. Распаханность в европейской части 18−28, в азиатской — 2,5−4,0%. Ведущие культуры — зерновые, овощные, технические и кормовые. Основные направления мелиорации — осушение, двустороннее регулирование водного режима почв, выборочное орошение (овощных и кормовых культур), тепломелиорация, улучшение технических свойств поверхности, снижение кислотности почв, борьба с водной эрозией.

Лесостепная зона и зона широколиственных лесов (Б—V) — средне и ниже среднего обеспеченная теплом, неустойчивой влагообеспеченности, с редкими засухами. СТ выше 10 °C — 2000—2800° для европейской части и 1400−2200° для азиатской; Р — от 500 до 300−400 мм на востоке; P/f— от 1,15 до 0,66. Почвы — серые, дерново-подзолистые, выщелоченные и оподзоленные черноземы. Зона интенсивного земледелия в сочетании с молочно-мясным животноводством. Распаханность — до 45% площади зоны.

Ведущие культуры — озимые и яровые зерновые, зернобобовые, технические, кормовые, овощные; развито садоводство.

Основные направления мелиорации — двустороннее регулирование водного режима, выборочное орошение овощных, кормовых и некоторых технических культур, тепломелиорация в азиатской части зоны, улучшение технических свойств поверхности, борьба с водной эрозией, накопление и сохранение влаги.

Степная зона (Б—VI) — средне и выше среднего обеспеченная теплом, неустойчивой влагообеспеченности. СТ выше 10 °C — 2200−3500° в европейской и 1400−2400° в азиатской части; Р — 350−800 мм в европейской и 250−500 мм в азиатской части;

Р//= 0,40−0,77. Почвы — черноземы типичные, обыкновенные, южные. Зона интенсивного земледелия в сочетании с мясомолочным животноводством. Распаханность территории колеблется от 10 до 70%. Ведущие культуры — зерновые, зернобобовые, технические, бахчевые, овощные. Развиты садоводство и виноградарство. Основные направления мелиорации — выборочное орошение (овощных, бахчевых, технических культур, трав, локально — зерновых и плодовых), тепломелиорация (азиатская часть) и борьба с водной и ветровой эрозией, ликвидация солонцеватости и засоления, предупреждение, слитогенеза, накопление и сохранение влаги.

Сухостепная зона (Б—VII) — выше среднего обеспеченная теплом, преимущественно неустойчивой влагообеспеченности. СТ выше 10 °C — 2700−3500° для европейской и 2200−2700° для азиатской части; Р — 250−350 мм; P/f= 0,33—0,55. Преобладают темнокаштановые и каштановые почвы. Зона развитого земледелия и интенсивного молочно-мясного животноводства, в том числе тонкорунного овцеводства. Распаханность территории зоны — до 40%.

Ведущие культуры — зерновые, масличные, технические, овощные, бахчевые, развиты садоводство и виноградарство. Основные направления мелиорации — орошаемое земледелие, борьба с водной и ветровой эрозией, ликвидация и предупреждение Солонцеватое и засоления, накопление влаги, обводнение пастбищ. В границах теплого пояса выделяются следующие зоны.

Полупустынная зона (В—VIII) —выше среднего и хорошо обеспеченная теплом, постоянного недостатка увлажнения. СТ более 10 °C — 2700−3600°; Р— 100−300 мм; Р//= 0,12−0,33. Преобладают светло-каштановые и бурые полупустынные почвы, часто в комплексе с солонцами. Распространены массивы солончаков и песков. Зона развития интенсивного молочно-мясного животноводства, тонкорунного овцеводства на отгонном выпасе и выборочного орошаемого земледелия. Распаханность — до 4% общей площади зоны. Ведущие культуры — бахчевые, овощные.

Основные направления мелиорации — регулярное орошение, борьба с ирригационной и ветровой эрозией, ликвидация и предупреждение солонцеватости и засоления, обводнение пастбищ.

Пустынная зона (B-IX) — постоянного недостатка увлажнения, выше среднего и высокого обеспечения теплом. СТ выше 10 °C — 3000−4000°; Р- 75−175 мм; P/f= 0,12−0,22.

Преобладают серо-бурые пустынные почвы, солончаки, такыры, пески. Зона развития пустынного пастбищного молочно-мясного и мясного животноводства, овцеводства. Земледелие орошаемое. Распаханность — менее 1% территории зоны. Ведущие культуры — овощные, бахчевые, скороспелые сорта хлопчатника. Основные направления мелиорации — регулярное орошение, борьба с ирригационной и ветровой эрозией, ликвидация и предупреждение засоления и солонцеватости, обводнение пастбищ.

Предгорная пустынно-степная зона (В—X) — постоянного недостаточного увлажнения, выше среднего обеспеченная теплом. СТ выше 10 °C — 2800−4000°; Р — 200−400 мм;

P/f= 0,22—0,33. Почвы — сероземы, каштановые предгорно-степные. Зона интенсивного мясомолочного животноводства, овцеводства и развитого орошаемого и богарного земледелия. Распаханность — до 16% территории зоны. Ведущие культуры — зерновые, технические, овощные, развиты садоводство и виноградарство.

Основные направления мелиорации — выборочное орошение технических и зерновых культур, борьба с ирригационной, водной, ветровой эрозией, ликвидация и предупреждение засоления, обводнение пастбищ.

Субтропическая пустынная зона (B-XI) — постоянного недостатка увлажнения (очень сухая), хорошо обеспеченная теплом. СТ выше 10 °C — 4000−5200°; Р — 75−175 мм; P/f— менее 0,12. Преобладают почвы серо-бурые пустынные, такыровидные, такыры, пески. Зона интенсивного пустынно-пастбищного мясошерстного животноводства, каракульного овцеводства и орошаемого земледелия. Распаханность — до 2% территории.

Ведущая культура — хлопчатник, сопутствующие — люцерна, бахчевые и др. Основные направления мелиорации — регулярное орошение, борьба с ирригационной и ветровой эрозией, ликвидация и предупреждение засоления, обводнение пастбищ.

Субтропическая предгорно-полупустынная зона (В—XII) мало обеспеченная влагой (сухая и полусухая), хорошо обеспеченная теплом. СТ выше 10 °C — 4000—5200°; Р — 100−400 мм; P/f= 0,12−0,33. Почвы — сероземы, лугово-сероземные, луговые. Зона орошаемого земледелия, мясошерстного и молочно-мясного животноводства. Распаханность — 20% территории зоны. Ведущие культуры — хлопчатник и люцерна, бахчевые, овощные, развито садоводство, виноградарство. Основные направления мелиорации — орошение технических, плодовых, зерновых, овощных культур, борьба с ирригационной, ветровой эрозией, ликвидация и предупреждение засоления, улучшение технических свойств поверхности, обводнение пастбищ.

Субтропическая кустарниково-степная и сухо-лесная зона (В—XIII) — неустойчивой влагообеспеченности, повышенно и хорошо обеспеченная теплом. СТ выше 10 °C — 3400−4200°; Р — 300−600 мм; P/f= 0,25−0,55. Почвы — серо-коричневые и коричневые. Зона богарного и орошаемого земледелия и развитого горно-пастбищного молочно-мясного животноводства и овцеводства. Ведущие сельскохозяйственные отрасли — плодоводство, виноградарство, шелководство, возделывание зерновых, технических, овощных и кормовых культур. Распаханность — 22% территории зоны. Основные направления мелиорации — выборочное орошение технических, овощных, кормовых культур, борьба с ирригационной и водной эрозией, ликвидация и предупреждение засоления.

Субтропическая влажно-лесная зона (B-XIV) — избыточно влажная и влажная, хорошо обеспеченная теплом. СТ выше 10 °C — 4000−4400°; Р — 600−2400 мм; P/f— более 1,33. Почвы — желтоземы и красноземы. Зона интенсивного земледелия и развитого молочно-мясного животноводства, овцеводства. Распаханность — до 25% территории зоны. Ведущие отрасли сельского хозяйства — субтропическое плодоводство, чаеводство, виноградарство. Основные направления мелиорации — осушение, двойное регулирование водного режима, выборочное орошение (чай и другие культуры), борьба с ирригационной и водной эрозией. Из краткого обзора общих климатических условий следует, что рассматриваемая территория отличается исключительным разнообразием природной обстановки. Здесь представлены все климатические зоны мира за исключением тропиков. Это разнообразие определяет необходимость тщательного анализа общих климатических факторов при использовании тех или иных конкретных способов мелиорации как в различных природных зонах, так и в различных климатических ареалах одной и той же природной зоны.

В этой связи следует подчеркнуть, что одни и те же способы мелиорации в одних природных условиях могут оказаться безусловно целесообразными, а в других их применение малоэффективно или вообще нецелесообразно. Так, в высоких широтах при осушении мерзлотных или длительно сезонно-мерзлотных заболоченных почв в отличие от зон с умеренным климатом не применяют закрытый гончарный дренаж. В тундре, лесотундре и северной тайге он, как правило, не функционирует из-за неблагоприятных температурных условий почвенного профиля.

Здесь обычно используют выборочную открытую осушительную сеть (каналы, ложбины), а также агромелиоративные мероприятия по ускорению поверхностного стока. В южной тайге и лесостепной зоне европейской территории страны (ETC) для осушения заболоченных почв успешно используют закрытый гончарный дренаж. Вместе с тем попытки широко использовать его в условиях Западной Сибири оказались неудачными из-за глубокого промерзания почв, их медленного оттаивания и образования в дренажных трубах ледовых пробок, исключающих сброс избыточных гравитационных вод в весенний и раннелетний периоды. Однако было бы неверным отрицать вообще возможность применения закрытого гончарного дренажа повсеместно в тех же областях южной тайга и лесостепи азиатской части, где имеет место глубокое промерзание почв. Так, в южной тайге и лесостепной зоне Дальнего Востока в отличие от Западной Сибири при осушении заболоченных луговых почв закрытый гончарный дренаж является весьма эффективным мелиоративным мероприятием, что связано с локальными особенностями климата региона. Дренаж в этих условиях (в том числе и закрытый гончарный дренаж) в основном работает на сброс избыточной гравитационной влаги, возникающей в почвенном профиле при выпадении обильных муссонных осадков в середине лета (июль — начало августа), когда почвы полностью оттаивают. В этом случае критические периоды работы закрытого дренажа совпадают с фазой полного оттаивания почв. Можно проследить далее отчетливую зональность в конструкциях современных оросительных систем, приуроченных к различным почвенно-климатическим зонам. Так, в степной зоне при орошении черноземных высокогумусных почв широкое распространение получают различные виды полива дождеванием. Для того чтобы при орошении южных и обыкновенных черноземов избежать возникновения анаэробных условий, уплотнения и слитизации, полив должен осуществляться, во-первых, небольшими нормами и, во-вторых, дождем малой интенсивности.

Вместе с тем в аридной зоне при орошении карбонатных и обычно гипсоносных сероземов, как правило, применяют поливы напуском по полосам, по бороздам или затоплением. Применение таких способов орошения в почвенно-климатических условиях аридной зоны обусловлено рядом причин. Дождевание сопровождается значительными потерями воды на испарение. Здесь возникает необходимость систематической промывки почв от водорастворимых солей в эксплуатационный период. Наконец, в этих условиях при поверхностном орошении меньше угроза развития анаэробиоза, оглеения и других неблагоприятных явлений, поскольку в карбонатных почвах аридной зоны обычно низкое содержание гумуса.

Таким образом, с климатическими условиями мелиорируемой территории тесно связаны не только принципиальная направленность проектируемых мелиоративных мероприятий, но и в значительной мере конкретные инженерные и иные решения, направленные на изменение неблагоприятных свойств и режимов почв. Вместе с тем наряду с климатом выбор и особенности применения тех или иных способов мелиорации обусловлены и другими природными факторами почвообразования.

почва каменистый орошение галечниковый.