Федченко В.І. Обгрунтування модернізації та реконструкції меліоративних систем у гумідній зоні на основі даних еколого-меліоративного моніторингу

Краткое содержание

У вступі наведено стислу характеристику дисертаційної роботи, обгрунтовано її актуальність.

У першому розділі проведено літературний огляд стану проблеми, сформовано концепцію необхідності реконструкції осушувальних систем у гумідній зоні України.

Викладено аналіз стану вивченості методів і практичного досвіду реконструкції осушувальних систем та забезпеченості оптимального водно-повітряного режиму осушуваних грунтів протягом вегетаційного періоду.

Потреба реконструкції осушувальних систем виникла майже  одночасно з початком масштабного меліоративного освоєння перезволожених земель Полісся у кінці 60-х років минулого сторіччя.

На той час обсяг реконструкції у Сумській області щорічно становив за середньобагаторічними даними 0,8 тис.га, або 30-40 % середнього щорічного нововведення меліорованих земель. В останні 5 років це відповідає 100 % капітальних робіт.

Питанням реконструкції осушувальних систем займалися всі науково-дослідні і проектні інститути галузі, а економічним обгрунтуванням ефективності і доцільності реконструкції меліоративних систем – в Інституті економіки ім. А.Г. Шліхтера та інших установах.

Провідними засадами Концепції розвитку меліорації у гумідній зоні зумовлена перманентність процесу реконструкції меліоративних систем, економічно обгрунтоване витрачання природних і матеріальних ресурсів, забезпечення оптимального водного режиму на осушуваних землях, збереження природного середовища. Багато відомих вчених, що займалися розробкою конструкцій осушувальних систем при реконструкції, дійшли висновку, що найбільший ефект дає система, спроможна забезпечити оптимальний водно-повітряний режим грунтів протягом всього вегетаційного періоду і окупністю не більше 5 років.

Огляд існуючих літературних джерел, а також аналіз патентної документації свідчить про те, що перспективний напрям у меліорації має бути спрямований на створення комплексних меліоративних систем на основі ресурсозбереження і агроландшафтного підходу (В.Є.Алексеєвський та ін., 1991; П.І.Гаць, 1998; Б.І.Козловський, 1991; А.В.Яцик, 1984; А.В.Яцик, 1994; А.В.Яцик, В.М.Хорєв, 2000).

На Україні широко застосовують осушувальні системи з використанням матеріального дренажу, який побудовано на площі близько 2 млн га. Проте, як свідчать дослідження ряду вчених, ці системи мають високу матеріалоємність та недостатньо ефективну дію у важких грунтах і на площах із западинним рельєфом (Ш.І.Брусиловський, 1981; П.А.Волковський, 1968; В.П.Кубишкін, 1964; А.В.Яцик, 1984).

Огляд літератури, проведений автором, показує, що в наукових поглядах немає одностайності щодо вибору найбільш ефективного способу осушення перезволожених земель у поєднанні з агромеліоративними прийомами. Проте є провідна думка, що враховуючи сучасні умови, реконструкцію існуючих меліоративних систем доцільно проводити невеликими площами (Г.І.Ватутін, 1973; П.І.Коваленко, 1978; Ф.К.Куропатенко, 1981; С.Н.Страшніков, 1968; О.В.Скрипник, М.А.Солопко, 1978; О.В.Скрипник, І.С.Сорока, 1984).

Діючі методичні рекомендації з оцінки ефективності реконструкції меліоративних систем включають три взаємопов‘язаних групи розрахунків, а саме: визначення необхідності реконструкції, обгрунтування її ефективності і оцінку фактичного ефекту на меліоративних об‘єктах. Головним оціночним показником був прийнятий: об‘єм виробництва сільськогосподарської продукції, який визначає термін окупності капітальних вкладень. Проте практично доведено, що таке планування реконструкції не має достатнього інформаційного забезпечення. Для більшої об‘єктивності планування реконструкції і практичних дій з експлуатації меліоративних систем з 1982 р. гідрогеолого-меліоративною службою розпочато ведення меліоративного кадастру. Надалі, із зміцненням напрямку екологізації в загальній системі природокористування було створено систему еколого-меліоративного моніторингу на осушуваних і прилеглих територіях. Водночас проводиться комплексне спостереження за станом природного середовища в умовах меліоративного навантаження на геоекосистеми. Розробкою системи еколого-меліоративного моніторингу в гумідній зоні України займалися вчені ІГіМ УААН.

На даний період і в найближчій перспективі основним питанням є розробка технічних і економічних засад реконструкції осушувальних систем за сучасних умов землекористування і землеволодіння.

Вивченню і вирішенню цих питань присвячено і дане дисертаційне дослідження, автор якого максимально використав можливості інформаційної бази еколого-меліоративного моніторингу.

У другому розділі наведено стислу характеристику природно-меліоративних умов району досліджень. Висвітлено зональні та регіональні особливості природної обстановки, наведено гідрогеолого-меліоративне районування території.

Характерним для об'єкта досліджень є наявність двох агрокліматичних районів: Поліського з помірно теплим, добре зволоженим і Лісостепового з помірно теплим, середньозволоженим кліматом.

Річна сума опадів становить 550-590 мм у першому районі і 470-560 мм у другому. Багаторічна середня температура січня – 6,4^о, липня – 19,9^о. Зволоженість території у часі  і  просторі  нестійка,  що спричиняє мінливі умови водного режиму, потребує його штучного регулювання.

У районі досліджень виділяють три грунтово-меліоративні зони: Поліську, Перехідну і Лісостепову. Грунти перших двох зон, які належать до типового Полісся, характеризуються пониженою природною родючістю, залягають переважно на середніх і важких за складом підгрунтах водно-льодовикових рівнин. Представлені вони дерново-підзолистими і підзолисто-дерновими різновидами, в пониженнях – оглеєні. Грунтові води прісні. У Лісостеповій зоні на вододілах сформувались опідзолені грунти, чорноземи опідзолені, деградовані й потужні, в пониженнях – осолоділі. За морфогенетичними показниками всі грунти поділено на чотири грунтово-меліоративні райони і 26 грунтово-меліоративних груп.

У структурі поверхні території області відокремлено два морфогенетичних типи рельєфу: акумулятивно-денудаційний і ерозійно-акумулятивний.

На території області проведено спеціальне гідрогеолого-меліоративне районування (Харківдіпроводгосп, 1979), за яким вибрано еталонні об‘єкти у складі еколого-меліоративного моніторингу, а також ранжування меліоративних систем за чинниками, що визначають умови, методичні і технологічні підходи до їхньої реконструкції.

Осушення в області спочатку проводилось на прискорений скид поверхневих вод без регулювання водного режиму, що себе не виправдало. Тому пізніше будували тільки осушувальні системи двобічної дії із збільшенням обсягів культуртехнічних робіт і урахуванням заходів з охорони навколишнього середовища.

На сьогодні на території Сумської області налічується 147 осушувальних систем загальною площею 107,2 тис.га, в тому числі 122 осушувально-зволожувальні системи на площі 78,7 тис.га, 16 – польдерного типу і лише 9 належать до систем однобічної дії.

В цілому територія не належить до зони надлишкового зволоження при середньобагаторічній кількості опадів 550 мм. Коефіціент природної зволоженності має показник 1,9-2,1. Другою  важливою особливістю є перезволоження середніх і важких грунтів. Ці чинники зумовлюють те, що фонд осушення складають переважно землі тимчасового сезонного перезволоження. За природних умов, що склалися, перезволоження понижених і слабкодренованих або безстічних територій відбувається переважно у період сніготанення і весняних опадів, а в літній період ці ж території зазнають дефіциту вологи. Тому для використання їх у сільськогосподарському виробництві необхідне своєчасне відведення весняних вод з поверхні грунту і орного шару, а в літній період – додаткове зволоження. На це спрямована і пропонована реконструкція з урахуванням соціально-економічних і матеріально-технічних умов, які склалися на даний період.

У третьому розділі наводиться обгрунтовання доцільності і особливостей реконструкції меліоративних систем за сучасних умов землекористування. Особливого значення на даний період набуває необхідність покращення водного режиму на плакорних (староорних) землях, які зазнають локального сезонного перезволоження у западинних формах рельєфу, що негативно відбивається на  ефективності використання  сільськогосподарських  угідь.

Проводити сільськогосподарські роботи у цих пониженнях можна з великим запізненням, а в деякі роки зовсім неможливо. Крім того, у пониженнях на глибині 30-60 см знаходиться ілювіальний горизонт, який за умов перезволоження стає водотривким і не допускає проникнення води у нижні горизонти. У замкнених пониженнях розповсюджені солоді і осолоділі грунти з низькою природною родючістю.

Спеціальні дослідження показали, що застосування для ліквідації понижень планування порушує природний склад грунтових горизонтів, значно змінює водні і хімічні властивості грунту. Добавка врожаю на насипах не компенсує витрат на зрізах.

Необхідність виключення негативного впливу посух та досягнення стабільної врожайності культур потребує їхнього додаткового зволоження. Тому осушувальна меліорація за умов дефіциту водних ресурсів повинна вирішувати двостороннє водорегулювання з акумуляцією і повторним використанням інфільтраційно-дренажних вод у межах водозбору меліоративної системи. На цих територіях необхідні локальні, технічно прості і недорогі системи водовідведення з поверхні землі і орного шару.

За даними багатьох вітчизняних і зарубіжних вчених, двобічне регулювання водного режиму, особливо на мілких торфах і мінеральних грунтах підвищує, за високої культури землеробства, продуктивність сільськогосподарського виробництва. Головними напрямами інвестицій можуть стати реконструкція і технічне переозброєння меліорації, оскільки окупність тут здійснюється вдвічі швидше, ніж за інших видів витрат (Г.І.Афанасік, З.Н.Шкутов, 1996; Г.І.Ватутін, 1973; А.Ю.Дірсе, 1974; Н.В.Євдокимова, 1975; В.М.Зубець, 1972; П.І.Коваленко, 1978; Н.В.Логунова, 1998; Б.С.Маслов, 1981; В.П.Пантелєєв, 1993; О.В.Скрипник, І.С.Сорока, 1985; О.В.Скрипник та ін., 1998). Вивчення економічної доцільності реконструкції і необхідність розробки нових малозатратних невеликих меліоративних систем за сучасного землекористування зумовили мету досліджень автора.

Головними показниками, які зумовлюють необхідність проведення реконструкції, є перезволоження осушених земель, їхнє вторинне заболочування, а також сезонний дефіцит вологи в грунті, які неможливо ліквідувати за допомогою проведення лише експлуатаційних заходів.

Автором запропоновано уніфіковану схему обгрунтування реконструкції чи модернізації меліоративних систем на техніко-економічній та екологічній основі. Особливість її полягає в тому, що вибір об‘єктів   реконструкції здійснюється на базі даних еколого-меліоративного моніторингу осушуваних земель із залученням показників гідрогеолого-меліоративного стану земель, технічного стану меліоративної системи, родючості грунтів, фондозабезпеченості землевласника, потенційної забезпеченості господаря добривами, наявності у них достатньої кількості робочої сили і зацікавленості землевласника у реконструкції меліоративної системи (В.Є.Алексеєвський, О.В.Цвєтова, 2001; В.Є.Алексеєвський та ін., 1995, 2001; П.І.Коваленко та ін., 1999; Б.І.Козловський, 1995; Б.І.Козловський, 1989; І.Ю.Насєдкін, О.В.Цвєтова, 1997; В.І.Федченко та ін., 2002; М.В.Яцик та ін., 1999).