ОСУШЕНИЕ

ОСУШЕНИЕ, искусственный отвод избытка воды из почвы с целью улучшения аэрации почвы, повышения её температуры, накопления в почве усвояемой пищи для р-ний и понижения влажности приземного слоя атмосферы. Конечная цель О.- повышение урожайности с.-х. культур и производительности с.-х. труда на мелиорируемых землях.

Переувлажнённых земель в СССР более 200 млн. га. Около (38 млн. га из них заняты торфяными болотами, а остальные представляют тяжёлые дерново-подзолистые почвы. Они расположены, гл. обр., в сев. и сев.-зап. районах страны, где атмосферных осадков выпадает много, воздух влажный и холодный, испарение слабое и на алюмосиликатной материнской породе образовались слабопроницаемые для воды подпочвенные слои (см. Подзолистые почвы). Неглубокий влагоёмкий слой почвы переувлажняется, потому что атмосферные осадки превышают испарение из почвы, а отток в глубокие слои затруднён. Предотвратить переувлажнение почвы можно путём создания прочной комковатой её структуры. Этому способствует внедрение правильных севооборотов и рациональная глубокая обработка почвы. Большое значение имеет сохранение и посадка лесных насаждений на водоразделах, для уменьшения поверхностного стока воды и разливов рек в поймах. Сильное переувлажнение устраняется О. и последующим введением травопольной системы земледелия.

О. производится несколькими способами, каждый из к-рых применяется в определённой природной и хоз. обстановке.

I. Если местность имеет небольшой уклон (меньше 0,003), почва мало водопроницаема, её поверхность не выровнена, осадков много и испарение слабое, то после снеготаяния, сильных ливней и затяжных дождей почва покрывается на много дней слоем стоячей или медленно текущей воды. Иногда это затопление усиливается или самостоятельно порождается притоком воды с окружающих возвышенностей или разливом рек. Слой воды на поверхности почвы прекращает газообмен и поступление кислорода в почву, препятствует дыханию микроорганизмов и корней высших р-ний, вызывает в почве восстановительные процессы и, смачивая надземные органы р-ния, способствует их заболеваниям. В итоге р-ния страдают или гибнут. Так, озимая рожь полностью гибнет от затопления через 8 - 10 дней, ячмень через 7 - 8 дней, овёс через 12 дней, злаковый луг через 1 мес., осоковый через 2 - 3 мес. Менее длительное затопление с.-х. культуры выдерживают, но сильно понижают урожай, напр. 4-дневное затопление ржи ведёт к потере половины урожая; на длительно затопляемых лугах злаки вытесняются осоками. Поэтому затопление с.-х. культур в вегетационный период допустимо лишь очень короткое: для сенокосного луга 1 - 1¹/₂ суток, для пастбища до суток, зерновых культур 10 - 12 час, для овощных 6 - 8 час. В состоянии покоя травы без вреда выносят более длительное затопление, напр. сенокосный луг до 20 дней. Весеннее затопление на полях надо устранять и потому, что оно отдаляет посев, а поздно посеянные культуры могут не вызреть.

Рис. 1. Сеть открытых осушительных каналов: 1 - нагорный канал; 2 - осушитель; 3 - собиратель; 4 - водоотводящий канал; 5 - магистральный канал; 6 - река - водоприёмник

Для ускорения стока воды с поверхности участка прежде всего увеличивают пропускную способность и понижают уровень воды в водоприёмнике (см.), т. е. в реке или озере, куда стекает вода с осушаемого участка. С этой целью в русле водоприёмника уничтожают растительность, отмели, перекаты, подпоры, спрямляют его и сужают его расширения. Если река сильно и надолго разливается, производят её обвалование (см.), т. е. по берегам реки возводят высокие валы (дамбы), не допускающие разлива, особенно в вегетационный период.

Сток с окружающих возвышенностей перехватывают нагорными канавами (рис. 1), ведя их по подошве возвышенностей с таким уклоном, при к-ром скорость течения воды в канале не меньше 0,5 м/сек и наносы не оседают в ней. На низовом берегу канавы насыпается вал, чтобы даже при переполнении канавы вода не сливалась на осушаемый участок. Из нагорной канавы вода отводится в водоприёмник либо непосредственно, либо через тальвеговые и магистральный каналы.

Для ускорения стока воды с самого осушаемого участка проводят сеть регулирующих осушительных каналов-осушителей, располагая их поперёк склона с уклоном от 0,0005 до 0,005. Глубина осушителя ок. 50 см, шир. по дну 20 - 25 см, шир. поверху 50 - 150 см, дл. 400 - 1500 м. Расстояние D между осушителями вычисляют по формуле:

где А - интенсивность осадков в мм/час; W₁ - средняя скорость в мм/час поглощения воды почвой за время t выпадания осадков A; W₂ - средняя скорость поглощения воды почвой за время Т - t; T - безопасная для урожая длительность затопления в час; i - уклон местности между соседними осушителями; γ - коэф-т шероховатости поверхности, колеблющийся от 3 - 5 на пашне до 12 - 15 на кочкарнике. В числовом выражении расстояние между осушителями колеблется от 40 до 400 м, в зависимости от свойств климата, почвы, р-ния и рельефа. Осушители в лесу делают постоянными. На пашне и на лугах следует делать временные осушители, засыпая их перед обработкой почвы и уборкой урожая и возобновляя по окончании этих работ, или полузакрытые осушители. Копают осушители канавокопателями (см.) и засыпают заравнивателями.

Из осушителей вода стекает в более крупные проводящие каналы-с обиратели, располагаемые преимущественно в лощинах, по границам хозяйств, бригадных участков и севооборотных полей. Расстояние между собирателями 400 - 1200 м и больше, уклон 0,0003 - 0,005. Размеры поперечного сечения собирателя зависят от количества воды, протекающей в нём. Полная глубина собирателя 75 - 120 см, шир. по дну 24 - 30 см, зеркало воды в нём д. б. на 10 - 15 см ниже зеркала воды в осушителях. Заложение откосов (см. Канал) в осушительных каналах берут по следующей таблице:

Заложения откосов в осушительных каналах

Грунт, вынутый из собирателей, складывают по обеим сторонам собирателя валами (кавальерами); между валом и бровкой канала оставляют берму шир. 50 - 60 см. Из собирателей вода стекает в более крупные водоотводящие каналы и далее в магистральный канал, впадающий в водоприёмник. На осушительных каналах строят гидротехнические сооружения (см.) для регулирования расхода воды и скорости течения. На участках, где уклон местности большой и быстрое течение может размыть канал, устраивают перепады. Русла каналов в неустойчивых грунтах (напр., в плывуне) крепят плетнями или дощатыми стенками со стойками (рис. 2). На собирателях ставят шлюзы, т. е. прямоугольные дощатые щиты, движущиеся в пазах двух отвесных стоек. Когда предвидится по прогнозу засуха, шлюз частично или полностью закрывают, собиратель и осушители наполняются водой, к-рая просачивается через стенки канала в почву и увлажняет её. Шлюзование в засуху повышает урожай на 20 - 30% и больше. Крупные каналы на пастбище огораживают изгородями, чтобы пасущиеся ж-ные не попадали в канал. Полосы между осушителями выравнивают, планируют, уничтожая западины, в к-рых образуются вымочки. Если планировку сразу трудно выполнить, то из низин в ближайшую канаву проводят временные сточные борозды глубиной 15 - 20 см. На пашне, для ускорения стока воды с поверхности поля и из почвы, применяют полузакрытые осушители (рис. 3). Для этого поперёк склона местности роют траншеекопателями узкий ров шир. 20 - 30 см и глубиной 70 - 80 см, на дно кладут дощатые или гончарные трубы с уклоном не меньше 0,002. Трубы засыпают слоем хорошо фильтрующего материала (гравий, мелкие камни, хворост, поставленный вертикально) толщиной 30 - 40 см. Ещё выше кладут фильтр в 10 - 15 см из лапок хвойных деревьев, свежего сфагнового мха, песка и т. п. Верхнюю часть рва наполняют почвой на 20 - 30 см (на 5 см больше глубины пахотного слоя;. Избыток вынутой земли идёт на заравнивание низин на поле. Эти осушители не препятствуют работе с.-х. машин.

Рис. 2. Крепление русла в оплывающем грунте

Рис. 3. Полузакрытый осушитель

После обработки почвы в верхней части осушителя нарезают борозду глубиной 15 см с отвалом земли на низовую сторону. Вода с поверхности стекает в эту борозду, фильтруется сквозь слой заполнения рва и трубой отводится в открытые каналы, расстояние между к-рыми берётся не меньше 400 м. Расстояние между полузакрытыми осушителями от 20 до 100 м, - тем больше, чем больше уклон местности и чем больше водопроницаемость почвы и подпочвы.

II. Если зеркало грунтовых вод стоит близко к поверхности почвы, то верхний слой почвы переувлажнён, в нём мало воздуха, микроорганизмов и минеральной пищи и потому он не плодороден. В этом случае надо опустить зеркало грунтовых вод на такую глубину от дневной поверхности, чтобы корни р-ний могли развиться на свою полную глубину. Такая толщина осушаемого слоя называется нормой осушения. Величина нормы О. зависит от особенностей р-ний и капиллярных свойств почвы. Понижение зеркала грунтовых вод осуществляется подземным дренажем (см.), траншейным и кротовым.

Рис. 4. Сочетание кротового дренажа с траншейным

III. Кроме обычных приёмов О. открытыми канавами и подземными дренами, при особых условиях применяются нек-рые частные приёмы. 1) Иногда неглубокий верхний слой почвы (преимущественно весной, после снеготаяния) переувлажняется, хотя подстилающие нижние слои (глинистый, суглинистый, оподзоленный и оглеенный) остаются сухими В этом случае избыток воды из верхнего слоя почвы не следует сбрасывать в водоприёмник, а надо спустить в иссушенный нижний слой, чтобы использовать эту воду в вегетационный период. Для этого проводят кротовые дрены диам. 8 - 10 см на глубине 50 -60 см, с расстоянием между ними 2 - 15 м в зависимости от свойств почвы и возделываемой культуры. Излишек воды из верхнего слоя легко сливается по щелям от ножа - штанги кротового плуга в кротовые дрены и сквозь их стенки всасывается в сухую подпочву (рис. 4), в результате влажность почвы по слоям и во времени выравнивается. Этот приём повышает урожай на 15 - 50%. Если воды в поверхностном слое почвы очень много и она может переполнить дрены и щели над ними, принимают меры для отвода (сброса) части воды. В этом случае перпендикулярно к кротовым дренам на 15 - 20 см выше их закладывают обычные траншейные дрены и излишек воды из щелей кротовых дрен стекает в траншейную дрену, по к-рой и сбрасывается через коллектор в водоприёмник. 2) О. должно усилить аэрацию почвы, если в ней мало воздуха и воздухопроницаемость низка вследствие избытка воды. Но в плотных бесструктурных глинистых и суглинистых почвах, вследствие их плохой воздухопроницаемости, аэрация часто неудовлетворительна даже тогда, когда эти почвы не переувлажнены. В этом случае закладывают вентиляционные дрены (преимущественно кротовые) диам. 7,5 - 10 см на глубине 45 - 70 см с расстоянием между ними 3 - 10 м. Эти дрены обоими концами выходят в открытые канавы или же выходят наружу вертикальными трубами, к-рые сверху покрывают колпаками, чтобы в них не попадал дождь, снег, пыль и мусор. Обычно эти дрены не наполнены водой, но в них возникает движение воздуха вследствие разности темп-ры атмосферного воздуха и воздуха в дрене. Поэтому дрены усиливают газообмен между почвой и атмосферой, летом способствуют согреванию того слоя подпочвы, где они заложены, и увлажнению его парами воды, поступающими из атмосферы. 3) После постройки на реке плотины и повышения уровня воды в водохранилище поток грунтовых вод с поймы в реку ослабляется вследствие подпора воды в реке, а иногда, наоборот, вода из реки фильтрует в пойму. Поэтому зеркало грунтовых вод с первоначального уровня СВ поднимается до уровня EF (рис. 5), почва переувлажняется, а в низинах даже затопляется. В этом случае роют канаву 1 в низине и закладывают недалеко от реки дрену 2 с вертикальными колодцами 3, в результате зеркало грунтовых вод опускают до положения MLKE, достаточно глубокого с точки зрения растениеводства. 4) Иногда осушают водоёмы (озёра, староречья, застойные пруды) с целью использовать их дно для с.-х. культуры или оздоровить местность. Обнажённое дно водоёма аэрируют сетью подземных дрен и открытых каналов, затем глубоко вспахивают, 1 - 2 года держат в пластах для проветривания и промерзания. Почву удобряют (обычно вносят известь) и осваивают под плановый севооборот. Напр., при спуске части воды из оз. Севан в Армении для орошения и получения гидроэнергии часть дна этого озера, площадью до 120 тыс. га, обнажится из-под воды и будет занята с.-х. культурами и защитными лесными насаждениями. 5) Небольшие неплодородные впадины в пойме иногда кольматируют (см. Кольматаж), т. е. заполняют их слоем речного ила толщиной 50 см и больше; для этого в такие впадины подводят мутную речную воду, а после осветления эту воду сбрасывают из них в реку.

Рис. 5. Понижение зеркала грунтовых вод при подтоплении

Иногда О. необходимо сочетать с орошением, т. к. это позволяет не только поддерживать необходимый водный режим осушаемых болот в засуху, но и улучшить питательный режим болотных почв для получения высокого урожая. В этих случаях осушаемые земли орошают либо водой, задержанной шлюзами в осушительных канавах и дренах, либо водой, приведённой извне из к.-л. водоисточника. При этом лучше использовать для орошения воду из рек и прудов, т. к. такая вода не только увлажняет почву, но и приносит много взвешенных наносов, растворённых веществ и микроорганизмов с культурных полей водосбора, и потому, увлажняя почву, способствует её минерализации и развитию в ней микробиозиса. Для применения такого периодического орошения осушаемых (особенно торфянистых) почв речной или прудовой водой приходится строить самостоятельную оросительную сеть. В год дают 1 - 3 полива по 600 - 1000 м³/га каждый. Полив производится по бороздам, напуском (см. Орошение), дождеванием (см.) или подпочвенным орошением, посредством сети кротовых дрен. Поливы сильно повышают урожай, напр. на Яхромской болотной опытной станции они повысили урожай сена в 2 - 3 раза и улучшили его качество, способствуя вытеснению осок злаками.

IV. Чтобы ускорить и усилить положительное действие О. на аэрацию почвы и её тепловой режим и влажность приземного слоя воздуха и вообще обеспечить наилучшие условия для произрастания культурных р-ний, надо немедленно после О. (или одновременно с ним) произвести культуртехническую обработку почвы. Прежде всего осушаемые земли освобождают от дикой растительности, удаляют кустарники кусторезом (см.), кустарниковыми граблями и кустарниковой бороной, выкорчёвывают пни корчевальными машинами (см.), затем удаляют камнеуборочными машинами камни и валуны, встречающиеся на глинистых и суглинистых землях, особенно на севере. После этого выравнивают и планируют поверхность почвы планировочными машинами, срезая бугорки и кочки (конными лопатами, фрезами и др.) и засыпая западины. Далее производят вспашку кустарниковым или болотным плугом и разделку пласта дисковыми боронами, уничтожая дернину. Целинные земли после осушения удобряют, внося часто известь (см. Известкование почвы), калийные, фосфорные, иногда азотные удобрения, на торфяных почвах также медные. В первые годы освоения выращивают предварительные культуры (викоовсяную смесь, лён, овощные и др.) и, наконец, вводят правильный севооборот. Осушенные и обработанные низинные болота дают высокий, устойчивый урожай, напр. Московская болотная станция, Архангельская мелиоративная опытная станция, Н.-и. ин-т болотного х-ва (БССР) получили урожай зерновых культур 35 - 40 ц/га. На осушаемом суглинке Можайского мелиоративного участка собраны урожаи ржи 52 ц/га и овса 47 ц/га. О. лесов увеличивают прирост древесины до 3 м³ в год с 1 га, повышая бонитет и ценность 1 м³ древесины в 2 - 2¹/₂ раза. На территории СССР осушение применяется давно. До Великой Октябрьской социалистической революции осушенных земель было всего ок. 1¹/₄ млн. га, к 1950 уже св. 6 млн. га. Партия и правительство высоко оценивают роль О., считая осушение и освоение болот делом важнейшего народнохозяйственного значения. Согласно директивам XIX съезда Коммунистической партии по пятому пятилетнему плану развития СССР на 1951 - 1955 годы площадь осушенных земель должна увеличиться на 40 - 45%.

См. также Гидротехнические сооружения, Канал, Мелиорация.

Литература: Коковин Е., Незнаев М., Механизация мелиоративных работ, М., 1950; Костяков А., Основы мелиорации, 5 изд., М., 1951; Сельскохозяйственные мелиорации в нечерноземной полосе (Северный н.-и. институт гидротехники и мелиорации), [Л.], 1949; Черкасов А., Мелиорация и сельскохозяйственное водоснабжение, 3 изд., М., 1950. См. также Водоприёмник, Дренаж.