13.3.Пространственно-временная организация зон влияния осушитсльных систем

Осушение есть уничтожение гидроморфных комплексов, лесной и кустарниковой растительности, нивелировка местных локальных природных различий путем прокладки дренажа, при ведения культур технических работ, известкования, внесении минеральных и органических удобрений.

Это приводит к формированию антропогенного ландшафта с при сущими ему процессами мелиоративной эрозии, дефляции, минерализации и сработки торфяной залежи, уплотнения почвы, перестройки орнитофауны и др. При этом появляются новые свойства ландшафты увеличение пожарной опасности, уменьшение продолжительности безморозного периода и снижение температур воздуха и на поверхности почвы ночью, сокращение и даже исчезновение некоторых видов естественной фауны.

Влияние осушения происходит через поверхностные и грунтовые воды (дренажный сток). Гидрологическое влияние изучено достаточно подробно на примере Полесья. Осушение способствует увеличению годового стока в пределах точности гидрометеорологических исследований, достоверно в первые годы, за счет сработки «вековых» запасов болотных вод. В период интенсивной вегетации растений сток снижается. Максимальный весенний сток возрастает, но максимальный сток малой обеспеченности снижается. Минимальный сток после осушения возрастет в 1,7—3,8 раза; увеличивается и летний меженный сток. В целом внутригодовое распределение стока становится более равномерным.

Размер зоны гидрогеологического влияния определяется: глубин  и дренажа, расстоянием между дренами регулирующей и проводят и сетей, типом регулирования, литологическим составом пород, мощностью водоносного горизонта, уклонами рельефа, сезонными методными условиями и др. Ширина зоны влияния может составлять от нескольких десятков метров до 3—6 км.

Снижение уровня грунтовых вод определяет две цепочки причинно-следственных связей: одна проявляется в изменении ландшафтно- геохимических условий, почвенного и растительного покрова; другая связана со снижением затрат тепла на физическое испарение, изменениями в структуре радиационного и теплового балансов, что наряду с альбедо деятельной поверхности формирует новый микроклимат.

Микроклиматический эффект осушения наиболее ярко проявляется в изменении температуры на поверхности почвы. В летнее время осушенном болоте в дневные часы температура поверхности почвы обычно на 2—5 "С выше, чем на болоте. Осушение приводит к росту суточной амплитуды температуры в разные сезоны года от 2,5 до 6,5  С Значения минимальных температуры на поверхности почвы снижаются на 1—3°. Выравнивание рельефа после осушения и проведение культуртехнических работ снижают шероховатость поверхности и при водят к увеличению скорости ветра по сравнению с неосушенных болотом в дневные часы на 1—1,2 м/с.

Удаление кустарников и сглаживание полей приводят к значительному перераспределению снежного покрова и его метелевому переносу. Основная часть осушенных земель, за исключением пограничных зон с лесами, имеет запас влаги на 10-15% меньше средних фоновых значений. Осушение приводит к большей глубине промерзай осушенного торфяника, на 20-30 см, что характерно для условий Карелии, Полесья, Смоленской области и Мещеры. Таким образомосушением связано появление новых устойчивых черт в режимах тепла и влаги, в микроклимате прилегающей территории, наибе ярко — на массивах осушения площадью более 500 га.

Ландшафтно-геохимические аспекты воздействия осушителыных систем на прилегающую территорию. И. А. Авессаломовой разработки принципиальная схема перестройки геохимических ландшафтов при осушении (рис. 37). Задачи проектирования заключаются в следующем.

Первая — оценка плодородия осушенных земель с позиций геохимических факторов урожая и норм внесения минеральных удобрений Сложность ее решения заключается в том, что процессы, протекающих на осушительной системе, противоречивы.

с урожаем наблюдается отрицательный баланс органического вещества несбалансированность круговорота зольных элементов.

Вторая — расчет потерь питательных элементов с однонаправленным дренажным стоком и оценка возможной «химической» эрозии и Уничтожение или сокращение природных геохимических и биологических барьеров (низинных болот) способствует выносу химических элементов из ландшафта. Потенциально это является предпосылки для снижения качества вод и загрязнения, что создает условия евтрофирования водоемов и снижения рыбопродуктивности.

Третья задача — расчет качества дренажных вод и качества поверхностных вод местных рек и озер.

Результаты исследований в Мещере позволили установить основные черты ландшафтно-геохимических изменений. Результатом интенсификации биологического круговорота элементов лугово-болотных супераквальных ландшафтов явилось увеличение содержания подвижных форм элементов в почве. В верхних горизонтах мелиорированных почв растет содержание подвижного N и Р по сравнению с торфами низинных болот. Это свидетельствует об улучшении обеспеченности ландшафтов элементами питания растений. Под культурными луга резко увеличивается азот нитратов по сравнению с аммонийным. В пахотном горизонте он может возрастать в 20 раз, тогда как соотношение между этими формами в низинных болотах противоположно.

Другой аспект функционирования осушительной системы, снизанный с интенсификацией бика, — изменение состава вод суперак вальных ландшафтов по сравнению с исходным. Наблюдается увеличение минерализации грунтовых вод лугово-болотных агроландшафтов, интенсивности водной миграции Са, С1, снижение содержании Сорг и общего азота. Многие биогенные элементы мигрируют в состав органических соединений.

Новым признаком осушенных почв и на прилегающей территории является их окислительно-восстановительная вертикальная зональность. В верхней части профиля до 20—35 см формируются окислительные условия; Рh возрастает до 360—430 мВ. Далее преобладают востановительные условия. На контакте обстановок возникает площадной кислородный барьер. В зоне закрытого дренажа при выходе глеевых вод из труб возникают локальные кислородные барьеры.

Интегральным показателем последствий геохимической перестройки ландшафтов выступает сток дренажных канав. Эти воды в лесной зоне чаще всего относятся к гидрокарбонатно-кальциевым; они минерализованы. Характерен вынос Са, С1, сульфат-иона и соединений азота. Потеря вещества с дренажным стоком относится к отрицательным последствиям функционирования осушительных систем. В районах с обилием озер, которые принимают дренажный сток, снижается рыбопродуктивность и возникают благоприятные условия для евтрофирования.

Структура зоны влияния осушительных систем

В зоне гидрогеологического влияния спустя 10—15 лет после их создания четко обозначаются две подзоны: структурной перестройки компонентов ПТК и подзона количественных изменений; вторая подзона иногда мелкоконтурна и фрагментарна. В пределах подзон влияния прослеживаются пояса увеличения и снижения биологической продукции ландшафта.

Конкретные значения вертикальных и горизонтальных границ под-зон и поясов влияния носят региональный характер. Все типы леса в зоне влияния осушительной системы следует разделить на три группы: и избыточно увлажненные до создания дренажа, где глубина фунтовых вод за вегетационный период обычно менее 0,6 м (для почв легкого механического состава); произрастающие в оптимальных условиях атмосферно-грунтового увлажнения (глубина грунтовых вод 0,7—1,2 м) и леса, испытывающие периодический недостаток влаги (уровень грунтовых вод летом может быть до 2 м и более).

В качестве примера реакции древесного яруса на понижение уровня фунтовых вод в пределах подзоны структурной перестройки ПТК в табл.

Таблица 11

Границы поясов влияния Вожской осушительной системы на древесный ярус

Четыре принципиальных вывода следуют из анализа динамики прироста деревьев, относящихся к зоне влияния осушительной системы.

1.    Граница положительного и отрицательного влияния зависит от типа леса; ареал влияния больше в сосновых лесах, чем еловых, так как ель имеет поверхностную корневую систем На отметках свыше 1,7 над дренажем такого влияния не прослежено. Снижение прироста в сосняках обнаружено до 2,5

2.   Спустя 12—15 лет после создания осушительной системы ослабевает ее влияние на прирост из-за ее «дряхления» и рос придаточных корней. Растения приспосабливаются к ново г уровню почвенно-грунтовых вод.

3.    Влияние осушения проявляется на фоне сезонных и многолетних колебаний метеорологических условий.

4.   Ширина зоны гидрогеологического влияния на продуктивность лесов на Вожской системе составила 160-250 м. Площадь влияния 450 — 500 га, или около 70% к площади осушенных болот.

Влияние осушения на луговые комплексы требует длительных стационарных наблюдений за их видовым составом и продукцией фитомассы. Сравнительный анализ видового состава и продукции лугов на разных гипсометрических уровнях (от низинных болот до суходольных лугов) попарно, когда одна из групп расположена в предполагаемой зоне влияния, а другая вне ее, позволил сделать региональные выводы для Мещерской низменности, которые можно экстраполирован, на Полесский род ландшафтов.

1. Размер зоны влияния носит пульсирующий характер. Она больше в сухие годы.

2. Знак влияния на продуктивность дифференцирован по высотным уровням. В целом снижение продуктивности лугов за 15 лет составил 20%. В наибольшей степени снижение фитопродукции происходит на мезофильных лугах, где глубина вод до осушения была 0,2—0,6 м, а в настоящее время — 0,4—1,0 м.

3. Выявлена четкая дифференциация знака влияния по годам и пределах одного гипсометрического уровня.

4. Изменения в видовом составе лугов в зоне влияния осушитель ной системы свидетельствовали о заболачивании лугов спустя 15 лет после ее создания, что связано с «дряхлением» системы. На это указывает динамика прироста древесного яруса. После реконструкции Вожской системы в середине 80-х годов вновь проявилась тенденции к их ксерофитизации.

Вопрос о взаимоотношении птиц и осушительной мелиорации имеет важное практическое значение. В мире известно свыше 5 тыс. видов насекомых, приносящих вред сельскому хозяйству. Потери урожая т вредителей достигают 20%. Использование птиц как биологическом, экологически чистого средства борьбы с вредителями сельско-хозяйственных культур имеет преимущество прежде всего из-за своей дешевизны и относительно высокой эффективности.

В настоящее время человечество теряет ежегодно один вид птиц, основная причина — осушение. В Германии, например, 88% видов птиц, находящихся на грани исчезновения, — представители влажных биотопов. Для Мещерской низменности эта цифра составляет 86%. По Д. М. Очагову, в результате мелиорации птицы испытывают на себе влияние (в целом негативное) следующих факторов: понижение уровня грунтовых под, изменение рельефа земной поверхности и растительного покрова; усиление фактора беспокойства в репродуктивный период; проведение механизированных сельскохозяйственных работ и выпаса скота; применение минеральных удобрений; использование пестицидов.

Видовое разнообразие гнездящихся птиц можно рассматривать как индикатор устойчивости ландшафтов. Это возможно при сохранении и пределах массивов осушения небольших по площади (0,3-0,5 га) тер, заболоченных территорий, лесов и создании лесных полос и кустарниковых насаждений. Сохранение разнообразия биотопов позволяет существенным образом предотвратить негативные последствия осушения. В этом случае снижается численность отдельных видов, а число видов остается прежним.

При проектировании осушительных систем на уровне ОВОС необходимо определить размеры зон влияния и направленность процессов. Размеры поясов и подзон влияния определяются совокупностью физико-географических условий, важнейшими из которых выступают три:

»              глубина дренажа, огранительных (ловчих) каналов;

»              угол наклона рельефа местности;

»              механический состав почвообразующих пород.

По совокупности указанных свойств выделяются четыре вида зон влияния с подвидами (табл. 12).

Вид I формируется в том случае, когда распространение влияния лимитировано двумя или тремя факторами. Зона влияния очень узкая, обычно 30—50 м. Характерна для водораздельных систем средней и южной подзон тайги; для увалистых суглинистых моренных равнин, модно-ледниковых равнин, перекрытых чехлом покровных суглинков; холмисто-моренных равнин с камами и озами.

Формирование зоны II вида характерно для ландшафтов моренных водно-ледниковых песчаных и супесчаных равнин, долинно-зандровых равнин, ландшафтов пойм рек и древнеаллювиальных равнин. И зависимости от лимитирующего фактора выделены три подзоны.

Для ландшафтов плоских зандровых водно-ледниковых, зандровых древнеаллювиальных, плоских вторичных супесчаных моренных равнин характерен III вид зоны влияния. В случае когда территория сложена песками или супесями, склоны пологие и глубина дренажа 1,5-2,5 м, ширина зоны влияния может достигать 1 — 1,2 км.

Если в одном речном бассейне создано несколько осушительных систем или наблюдается взаимодействие двух или нескольких систем в смежных бассейнах, формируется обширная (до 3—6 км) зона вли-

Таблица 12

Виды и подвиды зон влияния осушительных систем

яния, а изменения касаются ПТК ранга ландшафта и даже провинции. Это IV вид зоны влияния.