Тема 7. Мелиорация, ее объекты и классификация

План

1. Понятие о мелиорации, ее объектах и классификация
2. Выбор объектов мелиорации
3. Ландшафтно-экологические принципы мелиорации

1. Понятие о мелиорации, ее объектах и классификация. Направленное улучшение свойств и функций природных и природно-антропогенных систем — одна из важнейших составляющих процесса рационального природопользования. Необходимость их улучшения связана с двумя основными причинами. Во-первых, под действием антропогенного фактора глубокие изменения природных компонентов и комплексов часто имеют не только негативный характер, но и необратимы (например, нарушение литогенной основы ландшафтов, вторичное засоление и заболачивание, интенсивное развитие эрозии, опустынивание и др.). В этих случаях восстановление полезных свойств и функций ландшафтов без сознательного вмешательства человека невозможно.

Во-вторых, естественное состояние природных систем часто не соответствует требованиям, которые предъявляют к ним различные отрасли производства. Комплекс факторов, ограничивающих возможности оптимального использования природных ресурсов и условий территории, называют мелиоративной неустроенностью (К.Н.Дьяконов, В.С.Аношко, 1995). К преобладающим видам мелиоративной неустроенности на территории России относят: переувлажненность, заболоченность, засушливость, засоленность, эродированность, закустаренность, завалуненность и др. Они определяются конкретными физико-географическими и социально-экономическими условиями региона, которые по происхождению могут быть зональными, азональными, интразональными и природно-антропогенными. Степень выраженности видов мелиоративной неустроенности и характер их сочетания определяют естественную пригодность территории для тех или иных видов хозяйственной деятельности человека и необходимость мелиорации.

Мелиорация — это совокупность организационных, хозяйственных и технических мероприятий, направленных на улучшение свойств используемых геосистем и условий выполнения ими заранее заданных социально-экономических функций. Объектами этих мероприятий выступают природные комплексы, свойства которых не соответствуют требованиям тех или иных отраслей производства, и природно-антропогенные комплексы, у которых в процессе хозяйственного использования нарушены необходимые для человека качества и функции. В результате мелиоративного воздействия эти объекты трансформируются в природно-мелиоративные геосистемы — разновидность геотехнических (природно-технических) систем, включающих ландшафтно-экологические, инженерно-агротехнические и социально-экономические компоненты, которые находятся в тесном взаимодействии. Функционирование мелиоративных ландшафтов определяется, с одной стороны, глубоким антропогенным воздействием, с другой — разносторонними природоохранными мероприятиями. Равновесие в ландшафтах в значительной степени поддерживается искусственно.

Согласно А.Г.Исаченко (1980), объектом мелиорации является геосистема в целом, а сущность мелиоративных преобразований состоит в целесообразной перестройке функционирования геосистемы путем воздействия на такие ее звенья, как влагооборот, биогенная и геохимическая составляющие, а также гравитационные процессы. По мнению автора, нежелательные последствия мелиорации — результат того, что в качестве ее объекта часто выступает не природный комплекс в целом, а его отдельные компоненты.

По В.С.Аношко (1987), под воздействием мелиорации природные и природно-антропогенные геосистемы трансформируются в мелиоративно-географические системы, которые характеризуются закономерным сочетанием природных компонентов, инженерных и агротехнических сооружений и приемов, а также социальных и экономических составляющих, тесно взаимодействующих и образующих единую систему. Эта система представляет собой переменное состояние природных комплексов, подверженных влиянию мелиоративных сооружений. Это контролируемые (эпизодически или регулярно) системы, степень управления (контроля) которыми зависит от уровня изученности протекающих в них процессов и состояния технического блока.

С позиций агроэкологии мелиорацию нередко рассматривают как способ перестройки самоуправляемой экологической системы и превращения ее в управляемую строго контролируемую многокомпонентную агроэкосистему, производящую необходимую человеку продукцию (В.А.Ковда, 1981).

По назначению (видам природопользования) и выполняемым задачам выделяют следующие виды мелиорации:

а) сельскохозяйственные,

б) для лесного хозяйства,

в) водохозяйственные

г) для энергетики,

д) для нужд рекреации,

е) для строительства,

ж) для транспорта,

з) многоцелевые.

Наиболее распространены и самое значительное влияние на природную среду оказывают сельскохозяйственные мелиорации. Они носят комплексный характер, поскольку преобразуют неблагоприятные свойства ландшафтов не только для целей сельского хозяйства, но и для решения других социально-экономических и экологических задач.

Существует несколько классификаций мелиоративных мероприятий. В обобщенном виде классификация мелиорации приведена в книге К.Н.Дьяконова и В.С.Аношко (1995). В ней выделены типы, подтипы и виды мелиорации в зависимости от прямого воздействия на ведущие компоненты природных комплексов. В классификации представлены водные, литотропные (земельные), фитотропные (растительные), климатические, снежные, химические мелиорации. Каждый из этих типов улучшает прежде всего тот компонент природной среды, на который он направлен: водные мелиорации улучшают гидрологический режим геосистем, земельные — почвы и рельеф территории и т. п. Однако благодаря взаимосвязям в природе изменения испытывают и другие компоненты, а в конечном итоге и весь природный комплекс. Поэтому каждый тип мелиорации служит средством целенаправленного преобразования природной среды.

Подтипы мелиорации выделены по характеру избирательного действия на ведущие свойства природных комплексов. Например, тип водных мелиорации разделяется на подтипы осушительных, паводково-регулирующих, оросительных, осушительно-увлажнительных, обводнительных мероприятий; тип земельных мелиорации — на подтипы почвозащитных, почвореконструктивных, куль-туртехнических, инженерно-геологических, рекультивационных мероприятий и т.д.

Виды мелиорации выделены по конкретному воздействию на процессы и свойства отдельных компонентов или природных комплексов. Они характеризуются признаками, которые определяют единство методов проведения преобразовательных мероприятий. Например, оросительные мелиорации по видам делятся на увлажнительные, удобрительные, отеплительные, почвоочистительные, дезинфицирующие.

Разновидности мелиорации, выделяемые внутри вида, определяются способами проведения мелиоративных мероприятий в зависимости от местных условий каждого конкретного объекта. Так осушение болот, заболоченных и переувлажненных земель осуществляется: открытыми каналами; закрытым дренажем; глубокими каналами; вертикальным дренажем и др.

А. М. Шульгин (1980) предложил различать группы и комплексы мелиорации. Группа мелиорации объединяет два вида мероприятий, например, оросительные и обводнительные (оросительно-обводнительные) или осушительные и увлажнительные (осушительно-увлажнительные), т. е. мелиорации двойного действия. Комплекс мелиорации — это сочетание разных типов мелиорации в пределах одной территории (например, водные, земельные, химические, климатические).

2. Выбор объектов мелиорации. Выбор объектов мелиорации должен быть увязан с проектами внутрихозяйственного землеустройства и межхозяйственной организации территории, исходить из конкретных особенностей ландшафта, а также иметь социально-экономическое и экологическое обоснование. Необходимо, чтобы выбранный для мелиорации участок удовлетворял следующим требованиям:

а) обладал достаточно высоким потенциальным плодородием почв, позволяющим получать урожай сельскохозяйственных культур выше, чем на типичных для данного ландшафта почвах;

б) позволял при необходимости увеличивать до рациональных пределов площади полей и улучшать их конфигурацию;

в) обеспечивал формирование оптимальной структуры севооборота;

г) сводил к минимуму негативное влияние мелиорации на соседние природные комплексы;

д) обеспечивал включение элементов системы лесонасаждений, противоэрозионной организации территории, ландшафтно-геохимических барьеров, выполняющих водоохранные, почвозащитные и другие природоохранные функции (В. А. Шкаликов, 2002).

Прежде всего целесообразно мелиорировать земли, длительно используемые в качестве пахотных угодий и имеющие лишь отдельные участки с низким плодородием почв, а также земли, не требующие значительных затрат на мелиорацию, природоохранные мероприятия и обеспечивающие после их проведения устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур. На поймах в первую очередь следует выделять участки, на которых повышение плодородия можно обеспечить путем поверхностного улучшения почв. Необходимо избегать превращения лесных массивов в сельскохозяйственные угодья. Крайне осторожно следует подходить к осушению лесных угодий для улучшения породного состава и бонитета насаждений. Такие мелиорации возможны лишь в случаях, когда имеются значительные площади заболоченных лесных земель и их осушение существенно не отразится на устойчивости геосистем, расположенных вблизи мелиорируемых объектов.

При мелиорации вновь осваиваемых земель целесообразно оставлять в естественном состоянии не менее ¹/₁₀—¹/₈ их общей площади, выделяя для этого небольшие территории (комплексы локального уровня), выполняющие роль микрозаказников, микрозаподведников или другие природоохранные функции. Во многих случаях для этих целей могут быть использованы болота, низкопродуктивные земли, крутые склоны с углом наклона более 6˚ и другие территории. Но оставляемые в естественном состоянии участки не должны быть рассадниками сорняков, местами, благоприятными для обитания вредителей сельскохозяйственных культур, их конфигурация не должна препятствовать проведению сельскохозяйственных работ.

При выделении природных комплексов в качестве объектов мелиорации следует тщательно выявлять все социально-экономические функции, которые они могут выполнять в естественном состоянии. Важно предусмотреть, чтобы после проведения мелиорации негативные последствия имели минимальный характер или их можно было бы устранить. При мелиоративных работах необходимо учитывать последствия, которые негативно влияют как на состояние природной среды, так и на условия жизни и деятельности населения.

Не следует включать в объекты мелиорации природные комплексы:

а) имеющие важное научное значение (уникальные по своему происхождению, свойствам, природным процессам, природно-историческому своеобразию и т.п.); б) выполняющие определенные природоохранные функции (обеспечивающие чистоту воды в реках и других водоемах, защиту почв от эрозии, пополнение запасов подземных вод и др.);

в) отличающиеся значительным разнообразием видов растений и животных, которое превосходит соседние территории;

г) являющиеся ценными охотничьими угодьями;

д) представляющие собой местообитания, богатые дикорастущими ягодами (особенно клюквой, брусникой, черникой), грибами и другой побочной продукцией, ценными лекарственными растениями, редкими и исчезающими растениями и животными, занесенными в Красную книгу природы:

е) территории, удобные для развития рекреации или участки, отличающиеся значительной эстетической привлекательностью.

Улучшение свойств и функций ландшафтов в результате мелиорации не должно негативно отражаться на использовании прилегающих территорий и водных объектов. При мелиорации нельзя допускать уничтожения древесно-кустарниковой растительности на больших площадях (в несколько сотен или тем более тысяч гектаров), деградации соседних природных комплексов и снижения их естественной продуктивности, уменьшения биологической продуктивности соседних сельскохозяйственных угодий, не допускать ущерба рыбному хозяйству в связи с загрязнением водных объектов и их переустройством, обеднения флоры и фауны в ландшафтах, снижения рекреационной ценности природных комплексов, ухудшения социально-экономических условий жизни населения. Все положительные изменения в ландшафтах под влиянием мелиорации должны существенно превосходить возникающие при этом неблагоприятные последствия.

3. Ландшафтно-экологические принципы мелиорации. Улучшение природной среды невозможно без изучения и учета свойств и функций объектов мелиорации — природных и природно-антропогенных комплексов. При проведении мероприятий по мелиорации должны учитываться идеи В.В.Докучаева о тесной взаимосвязи и взаимодействии всех компонентов природы, о целостности и пространственной дифференциации природной среды, учение Л. С. Берга о ландшафтах, разработки Л. Г. Раменского по экологии земель, концепция геотехнических (природно-технических) систем (работы К.Н.Дьяконова, В.А.Николаева, В. С. Преображенского и др.), учение В. Б. Сочавы о геосистемах, современные исследования структуры и функционирования природных комплексов, закономерностей их изменения под воздействием естественных и техногенных факторов.

В связи с этим важное значение приобретают ландшафтно-экологические принципы, которые также должны учитываться при проведении мелиоративных работ. К. Н.Дьяконов и В.С.Аношко (1995) выделяют следующие принципы: комплексность, региональность, экологичность, историко-генетический принцип.

Сущность принципа комплексности состоит в необходимости, во-первых, рассмотрения и анализа всех основных причинно-следственных связей, возникающих в процессе мелиорации (от природных до социально-экономических), влияющих на них естественных и антропогенных факторов, а также различных процессов, которые происходят как в природе, так и в социальной сфере. Во-вторых, следует учитывать ландшафтную (геосистемную) организацию природной среды и, соответственно, выявлять воздействие мелиоративных систем на прилегающие к ним природные и природно-антропогенные комплексы. В-третьих, использовать различные методы и приемы мелиорации, что позволит получить оптимальный позитивный результат и свести к минимуму негативные последствия изменения природной среды. Принцип комплексности должен применяться для решения мелиоративных задач различного иерархического уровня — от локального до глобального.

Принцип региональности основывается на том, что мероприятия по мелиорации геосистем чаще всего имеют региональную размерность, поэтому возникает необходимость учета конкретных физико-географических и социально-экономических особенностей территории. В условиях региона часто используются сходные способы мелиорации и других форм и средств природопользования. В результате могут формироваться единые цельные геотехнические системы регионального уровня.

Реализация принципа региональности позволяет учитывать пространственную дифференциацию природной среды. Для ее выявления на региональном уровне чаще всего используют мелиоративно-географическое районирование, на локальном уровне — ландшафтно-мелиоративное картографирование. Любой достаточно крупный регион, как правило, характеризуется сложной неоднородной структурой природных комплексов, имеющих общие черты генезиса, но не образующих сплошных ареалов. Однотипные природные комплексы, формирующиеся под воздействием разных региональных факторов, нередко приобретают индивидуальные качества. Для таких комплексов, несмотря на приуроченность к одному региону, требуются неодинаковые способы мелиорации. Они должны учитываться при определении таксономических единиц мелиоративно-географического районирования и выделяться при ландшафтно-мелиоративном картографировании. Внутрирегиональная дифференциация видов мелиоративной неустроенности территории и факторов, которые ее определяют, отчетливо проявляется на примере территории нечерноземной зоны Российской Федерации. Например, заболоченность как вид мелиоративной неустроенности здесь может быть связана с различными факторами (климатические, почвенные, геоморфологические и др.). Их разнообразие несмотря на общую региональную приуроченность природных комплексов вызывает формирование индивидуальных мелиоративно-географических черт этих геосистем.

Принцип экологичности при проведении мелиорации обоснован в работах В.Н.Сукачева, Л.Г. Раменского, В. Б. Сочавы, В. А. Ковды и других ученых, которые доказали применимость экологического подхода к изучению, улучшению и использованию природных условий и ресурсов. Особое значение для мелиоративных мероприятий имеют разработки по экологии земель как учения о природных факторах землепользования, прямым образом связанного с обоснованием мелиорации, охраной природных ресурсов и повышением продуктивности ландшафтов.

Соблюдение принципа экологичности при проведении мелиорации означает изучение и учет изменений природной среды и влияния последствий этих изменений на природные системы и условия жизни и деятельности населения. Учет последствий мелиорации способствует решению задач по сохранению и разумному использованию не только биологических, но и других естественных ресурсов (водных, земельных, рекреационных), состояние которых зависит от биологических компонентов.

Реализация принципа экологичности дает возможность определить устойчивость и пределы саморегуляции природных систем и тем самым установить степень допустимости мелиоративного воздействия на эти системы. Понимая устойчивость природных комплексов как их способность сохранять свои структурные и функциональные свойства при внешних воздействиях и как интервал времени для возвращения системы в исходное (или близкое к исходному) состояние, А. М.Алпатьев (1983) предложил ряд критериев устойчивости. Применительно к мелиорации к ним можно отнести: меру допустимого изъятия вещества и энергии, меру предельного загрязнения, меру возврата вещества и энергии.

Историко-генетический принцип вытекает из тесной взаимосвязи географии, экологии и истории. Так, физическая география связана с историей развития природы, социально-экономическая — с историей общества. Данный принцип применительно к мелиорации реализуется в двух направлениях: во-первых, как использование опыта развития мелиорации и, в частности, мелиоративно-географического опыта изменения свойств и функций природных систем; во-вторых, как учет возраста объектов мелиоративно-географических исследований (К.Н.Дьяконов, В. С.Аношко, 1995).

Опыт мелиоративно-географических исследований показывает, что на разных этапах развития общества в условиях большого пространственного разнообразия природных факторов отражаются не только пути совершенствования приемов и технических средств мелиоративного воздействия на геосистемы, но и сама история развития общества.

Формирование мелиоративно-географических систем идет путем превращения геосистем разного генезиса, структуры и возраста в пространственно-временные природно-технические системы. Данный процесс представляет собой последовательный ряд направленных изменений состояний геосистем и во многом определяется их возрастом. Возраст геосистемы — это продолжительность ее существования в эволюционном ряду в качестве определенного структурно-динамического типа (В. Б. Сочава, 1978). Принято различать время существования гео- и экосистем и их отдельных компонентов. Часто время существования компонентов превосходит период формирования комплексов в целом (особенно природно-антропогенного происхождения). Для изучения возраста и временной структуры мелиоративно-географических систем следует применять не чисто исторический, а историко-генетический анализ.