Учебно-методический комплект дисциплины: Мелиоративная география (стр. 3 )

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. П. ОГАРЕВА»

Кафедра геоэкологии и ландшафтного планирования

Учебно-методический комплект дисциплины: «Мелиоративная география»

УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой __________ « »_____________ 200 г.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Ведущий лектор:

, к. г.н., доцент

Одобрено на заседании кафедры

« » сентября 200 г., протокол №

Саранск

2007

Лекция 1

ОСНОВЫ МЕТОДОЛОГИИ, ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ И

РАЗВИТИЯ МЕЛИОРАТИВНОЙ ГЕОГРАФИИ

1.1. Понятие «мелиорация природной среды».

1.2. Краткая история развитие мелиорации и формирование мелиоративно-географических взглядов.

1.3. Объект и предмет мелиоративной географии. Основные задачи ме-лиоративной географии.

1.4. Методологическая основа мелиоративной географии.

1.5. Основные принципы и методы мелиоративно-географических исследований

1.6.  Классификация мелиораций.

1.1. Понятие «мелиорация природной среды»

Мелиорация в переводе с лат. «meliaratio» означает улучшение. Мелиорация – система организационно-хозяйственных и технических мероприятий, задачей которых является коренное улучшение неблагоприятных природных условий (агроклиматических, гидрологических, почвенных и др.) для наиболее эффективного использования природных ресурсов в соответствии с потребностями хозяйства.

Окружающая природная среда – одно из постоянных и жизненнонеобходимых условий материальной жизни общества. Однако естественные природные условия (климатические, гидрологические, гидрогеологические, почвенные) часто не обеспечивают получение необходимого объема продукции. Комплекс факторов, ограничивающих возможности оптимального использования природных условий и ресурсов называется мелиоративной неустроенностью. Основные виды мелиоративной неустроенности: переувлажненность, засушливость, засоленность, эродированность, закустаренность, завалуненнность и др. Мелиоративная неустроенность определяется физико-географическими процессами и явлениями, которые могут быть зональными и азональными, интрозональными и природно-антропогенными. Степень выраженности видоы и комплексов мелиоративной неустроенности отражает естественную пригодность территории для хозяйственного использования и необходимость проведения мелиораций.

Мелиорация включает в себя систему мероприятий по орошению и осушению, обводнению пастбищ, по борьбе с эрозией, суховеями и пыльными бурями, по улучшению химических свойств почвы (известкование кислых почв, гипсование заселенных почв), очистке полей, сенокосов и пастбищ от камней, корчевание пней, улучшение рельефа местности, микроклимата полей и многие другие мероприятия.

1.2. Краткая история развитие мелиорации и формирование

мелиоративно-географических взглядов

Воздействие человека на окружающую природную среду в целях улучшения естественных условий своей жизнедеятельности началось со времени зарождения цивилизации. В истории мелиоративного преобразования окружающей природной среды можно выделить несколько этапов: 1) начальный этап характеризуется примитивными средствами воздействия человека на природные компоненты и отсутствием существенных экологических последствий. В древности люди наиболее плотно заселили низменности и речные долины. В естественном состоянии они были мало пригодны для земледелия. Это вызывало потребность в осушении и защите от наводнений. Подсечная система земледелия приносила огромный вред почве и природе в целом. В лесных ландшафтах происходила вырубка леса, раскорчевка и выжигание пней, обесструктуривание почвы и сокращение органического вещества. Уничтожение леса на покатых и крутых склонах привела к развитию процессов водной эрозии. После заселения людьми степных ландшафтов возникли проблемы с водной и ветровой эрозией. Необходимо было осуществлять противоэрозионные мероприятия. На начальном этапе мелиоративные мероприятия проводились в Древнем Египте, Месопотамии, Древнем Китае и Древней Индии.

2) этап активного использования мелиорации для преобразования окружающей природной среды охватывает период от средних веков до конца XIX в. Происходит увеличение объема и разнообразия мелиоративных работ и способов их осуществления. Появляется закрытый дренаж. Стали применять лесомелиорацию, строить дамбы в Голландии, отводные каналы в Полесье. Мелиоративные приемы использовались и в градостроительстве (например, Санкт-Петербург был построен на заболоченной низине). В это время появляются ряд экологических просчетов и экологических проблем при мелиоративном преобразовании природы. Уничтожались торфяные болота, выполняющие функции регулятора влаги в ландшафте. Многие пойменные земли были переосушены, а почвы в пустынных и степных ландшафтах засолены.

Появились крупные проекты мелиоративных работ (например, Генплан осушения болот Полесья, разработанный под руководством проф. ). Развитие мелиорации в этот период связано с социально-экономическими и политическими факторами. Строительство речных каналов в Европе способствовало развитию речного транспорта и торговли. Отмена крепостного права в России в 1861 г. дала толчек для освоения мелиоративно неустроенных земель.

В этот период началось организация научных исследований по мелиорации земель. В России проводились опыты по изучению влияния лесополос на свойства почвы и урожай сельскохозяйственных культур, опыты по защите степных почв от дефляции.

3) этап развития комплексной мелиорации (с начала ХХ в. до 1990 гг.) рассматривается как этап интенсивного мелиоративного воздействия на окружающую природную среду. На этом этапе возрастают косвенные последствия мелиорации на природу. Предвидеть их трудно, оценить их также сложно, т. к. не было еще достаточных научных обоснований мелиораций. Создается сеть опытных мелиоративных станций и полей. В 1911 г. в Белоруссии открыта первая опытная болотная станция. В начале ХХ в. появились первые научные публикации по влиянию мелиорации на болотные ландшафты. В 1914 – 1915 гг. выходят работы и о растительности болот и процессах заболачивания.

Основная заслуга в научном обосновании проведения мелиораций принадлежит , , . В своих работах они пришли в следующим выводам: 1) мелиорация не изолированное дело, а часть общих мероприятий по изменению природных условий в соответствии с требованиями производства; 2) мелиоративные мероприятия должны проводиться с учетом не только экономических и агрономических требований, но и с учетом природных условий [2]. Научные исследования становятся комплексными и охватывают природоведческие, технические и социально-экономические аспекты.

Темпы мелиорации в России до 1930 г. по сравнению с другими странами были низкие. В 1930-х гг. мелиоративные работы в бывшем СССР резко увеличились. В Нечерноземной зоне России проводились работы по осушению, химические мелиорации, лесовосстановление, культуртехнические работы. В степной зоне большое внимание уделялось борьбе с эрозией почв, орошению. В полупустынях и пустынях велись работы по орошению, борьбе с засолением почв.

Изучением мелиорации занимаются многие ученые и специалисты – техники, гидрогеологи, гидрологи, почвоведы, болотоведы, агрономы, географы. Мелиорация как техническая наука возникла благодаря работам .

В 1961 г. в России появилась мелиоративная география. Мелиоративная география – комплексная географическая дисциплина, изучающая закономерности размещения и развития различных мероприятий, направленных на коренное улучшение и преобразование природных условий [4]. Основоположником мелиоративной географии является профессор МГУ им. . В начале мелиоративная география рассматривалась как физико-географические основы мелиораций. В настоящее время мелиоративная география включает в себя физико-географические, экономико-географические, экологические, социально-экономические и другие вопросы. Комплексный подход к мелиорации превратил мелиоративную географию в прикладную науку, относящуюся к конструктивной географии.

С 1960 – 1970-х гг. мелиоративные проекты стали предусматривать экологические вопросы. Возросло госбюджетное финансирование мелиораций. В 1986 г. в бывшем СССР была принята Долгосрочная программа мелиорации и повышения эффективности мелиорированных земель в целях устойчивого нарацивания продовольственного фонда страны.

4) современный этап (с начала 1990-х гг.) развития мелиорации совпал в России с переходом от плановой социалистической экономики к рыночной экономике. В связи с экономическими проблемами госбюджетное финансирование мелиораций значительно сократилось. В этой связи развитие мелиорации замедлилось. Хотя во всем мире, особенно в тропических странах, мелиорации уделяют большое внимание. Площади мелиорированных земель продолжают увеличиваться. В настоящее время признано, что современные мелиорации являются дополнительным источником получения пищевых ресурсов и оказывают благоприятное влияние на среду жизни людей. Они должны иметь эколого-экономическую направленность и исключать противопоставление экономике экологии и наоборот, т. е. вопросы экономической эффективности и экологической целесообразности мелиораций должны рассматриваться параллельно и иметь равное значение. В связи с этим возрастает актуальность геоэкологических исследований.

Таким образом, мелиорация длительное время представляла практическую деятельность людей, направленную на повышение продуктивности земель, улучшение условий для развития хозяйства и жизнедеятельности людей. Практический опыт проведения мелиораций передавался от поколения к поколению. В результате интеграции научных идей и теорий географов докучаевской школы в начале 1960-х сформировалась мелиоративная география.

1.3. Объект и предмет мелиоративной географии. Основные

задачи мелиоративной географии

До настоящего времени в мелиоративной географии нет единства по - поводу объекта исследования. [4] объектом мелиоративной географии считал природно-мелиоративный комплекс. По его мнению сельскохозяйственные природно-мелиоративные комплексы включают 4 основных блока: 1) мелиоративный блок – система мелиоративных объектов и мероприятий; 2) природный блок – геосистемы и их геокомпоненты; 3) сельскохозяйственный блок – системы земледелия, агротектика, сельскохозяйственные машины и орудия труда; 4) блок управления комплексом. [2] пришел к выводу, что объектом мелиорации является геосистема как целое, а сущность мелиорации состоит в целесообразной перестройке функционирования геосистемы путем воздействия на влагооборот, биоту и гравигенные процессы. Объектом мелиоративного ландшафтоведения [3] считает ландшафтную сферу Земли с позиции мелиорации. Предмет изучения мелиоративного ландшафтоведения по его мнению – ландшафтные комплексы, ландшафтно-мелиоративные системы и приемы мелиорации ландшафтных комплексов. и [2] считают объектом мелиоративной географии – мелиоративно-геогра-фическую систему. По их мнению, эта система состоит из 3 блоков: 1) природного блока; 2) инженерно-технического блока; 3) блок управления. При формировании и развитии в мелиоративно-географических системах социально-экономического блока (транспорт, экономика, культура, рекреация и др. элементы) последние превращаются в мелиоративно-географические комплексы. В зависимости от типа мелиоративных систем образующих мелиоративно-географические комплексы водных, земельных, химических и других мелиораций. Организация оптимальных взаимоотношений между инженерно-техническим, социально-экономическим и природным блоком составляет суть управления мелиоративно-географическими системами.

1.4. Методологическая основа мелиоративной географии

Методологическую основу мелиоративной географии составляют три концепции: 1) концепция геотехнической системы; 2) концепция программированных урожаев; 3) концепция агроландшафта.

Концепция геотехнических систем появилась в середине 60-х гг. ХХ в. Ее авторы , , . Центральное место в концепции занимает понятие геотехнической системы. Геотехническая система – особый класс природных систем, включающий две подсистемы (природную и техническую) и блок управления ими. Примерами геотехнических систем являются оросительные и осушительные системы, водохранилища, ГЭС и т. д. Управление осуществляют специалисты энергетики, мелиораторы, агрономы и т. д. Вокруг геотехнических систем формируются различные зоны техногенного влияния на окружающую природную среду.

Концепция программированных урожаев появилась в 1970-е гг. Ее основные положения разработаны , , . Основным понятием концепции является «агробиоценоз». Агробиоценоз – антропогенная природная система с элементами регулирования и управления. Концепция предусматривает учет всех природных и экономических факторов их формирования: прихода фотосинтетически активной радиации, водно-воздушного режима почвы и атмосферы, органического и минерального питания растений, оптимального подбора скльскохозяйственных культур и их чередование во времени и в пространстве, повышение генофонда, совершенствование агротехники, создание внутрихозяйственной дорожной сети.

Концепция агроландшафта получила развитие в 1980-е гг. Ее основные положения разработаны , , . Основным понятием концепции является понятие «агроландшафта». Агроландшафт – это природно-антропогенная территориальная система, выполняющая ресурсовоспроизводяую, средообразующую и природоохранную функции, состоящая из природных, измененных природных, инженерных сооружений, дорог и сельских населенных пунктов. В своем составе агроландшафт имеет блоки контролирования, регулирования и управления.

1.5. Основные принципы и методы мелиоративно-географических исследований

К основным принципам мелиоративных исследований относят:

1) принцип ведущего фактора. К ведущим факторам относят наиболее активные факторы мелиораций – мобильные природные компоненты (климат, поверхностные и подземные воды, почва, растительность) и их свойства. Основные мелиоративные воздействия направлены на оптимизацию этих компонетнов и их свойств.

2) принцип взаимосвязи геокомпонентов в мелиоративных системах. изменение одного геокомпонента оказывает влияние на другие составляющие мелиоративной системы, по в разных природных зонах по разному.

3) принцип рационального размещения мелиоративных систем. Каждый вид мелиораций соответствует определенным природным условиям и условиям хозяйственной деятельности.

4) принцип комплексности и сочетания мелиораций. Этот принцип заключается в применении комплекса методов и способов мелиораций на определенной территории. Так, в Нечерноземной зоне России проводят осушение, известкование подпочвенное рыхление, внесение минеральных и органических мелиораций, культуртехнические приемы.

5) экологический принцип. Этот принцип направлен на учет экологических условий при проведении мелиораций, учет допустимого воздействия на ландшафт с учетом его устойчивости, учет последствий мелиораций. Этот принцип необходим для того, чтобы избежать материальных затрат на ликвидацию неблагоприятных экологических последствий мелиораций.

6) принцип периодичности повторения некоторых мелиораций. Известкование, гипсование, снежные и некоторые другие мелиорации требуют периодического повторения.

7) региональный принцип направлен на учет и подробное изучение местных специфических условий района проведения мелиоративных работ.

8) историко-генетический принцип включает учет генезиса и истории развития геокомпонентов, подвергающихся мелиорации. Этот принцип учитывает и предыдущий опыт мелиоративного освоения ландшафтов.

9) принцип экономической эффективности направлен на учет экономического эффекта планируемых мелиоративных мелиораций.

В настоящее время в мелиоративной географии используется целый арсенал методов исследования. В зависимости от применяемых критериев методы исследования можно разбить на несколько групп [2]. По поставленным целям выделяют: оценочные, аналитические, районирование и прогнозирование. По средствам, используемым для получения информации: картографические, индикационное, геохимические, геофизические. По характеру проводимых наблюдений: стационарные, полустационарные и дистанционные. По уровню в системе познания: эмперические и теоретические. По приемам обработки информации: балансовые, статистические, системные. По характеру предмета исследования: физико-географические, ландшафтные, агроэкологические, ресурсные.

Среди методов исследования важнейшими являются метод мелиоративно-географического мониторинга и метод мелиоративно-географического прогнозирования. Мелиоративно-географический мониторинг – система постоянных наблюдений за объектами мелиораций, оценки и оперативного предупреждения нежелательных последствий мелиораций. Мелиоративно-географический мониторинг проводится на стационарах. Программа исследования включает тепло - и водобалансовые наблюдения, режимные и гидрохимические исследования поверхностных, почвенно-грунтовых и дренажных вод, агрохимический анализ почв, балансовые наблюдения за органическим и минеральным веществами и др.[1].

Мелиоративно-географическое прогнозирование – система мероприятий по формированию научно обоснованного суждения об изменениях природных комплексов в зоне влияния мелиоративных сооружений на заданный период времени [2]. Для оценки изменений, происходящих в геосистемах, применяются методы географических аналогий (его сущность заключается в том, что закономерности протекания процессов, отмеченные в условиях одного природного аналога, с определенными поправками переносятся на другой, находящийся в идентичных условиях с первым) и ландшафтно-генетических рядов (метод позволяет в пространстве воспроизвести последовательность изменения геосистем во времени).

1.6.  Классификация мелиораций

Классификация мелиораций – система, по которой мелиорации разделены на классы, роды, виды и разновидности. По целям для отдельных отраслей экономики выделяют следующие классы мелиораций окружающей природной среды: 1) сельскохозяйственные мелиорации; 2) лесохозяйственные мелиорации; 3) водохозяйственные мелиорации; 4) мелиорации для здравоохранения и отдыха населения; 5) мелиорации для градостроительства; 6) мелиорации для транспорта; 7) многоцелевые мелиорации. Наиболее распространенными являются сельскохозяйственные мелиорации. Одним из первых классификацию сельскохозяйственных мелиораций разработал (табл. 1).

Таблица 1 - Классификация сельскохозяйственных мелиораций [4]

Роды	Виды	Разновидности
Водная	Орошение	Регулярное
	Лиманное
	Вегетативное
	Влагозарядное
	Очистное
	Промывное
	Обводнение	Пастбищное
	Хозяйственно-бытовое
	Осушение	Болот
	Заболоченных земель
	Польдерное
Снежная	Терморегулирующая	Снегозадержание
Снегоуплотнение
	Влагорегулирующая	Снегонакопление
Снегоудержание весной
Земельная	Почвозащитная	Противоэрозионная
Противодефляционная
	Культуртехническая	Землеочистная
Планировочная
Почвоулучшающая	Оструктуривающая
Мульчирующая
Химическая	Солеобогатительная
Кислоторегулирующая
Почвоукрепляющая
Санитарно-дезинфекционная
Рекультивационная
Климатическая	Микроклиматическая	Противозаморозковая
Фитомелиорация	Лесомелиорация	Полезащитная
Водоохранная
Кустарниковая Травянистая	Пескозащитная
Почвозащитная
Противоградовая
Утепляющая в защитном грунте
Увлажнительная
Мезоклиматическая	Оросительная или осушительная (на больших территориях)
Макроклиматическая	Активные способы воздействия на атмосферу, гидросферу и деятельную поверхность

Роды мелиораций выделяются по прямому воздействию на ведущие свойства (геокомпоненты) геосистем (водные, земельные, климатические, фитомелиорации, снежные. Виды мелиораций выделяются по характеру избирательного воздействия на ведущие свойства геосистем. Например, водные мелиорации подразделяются на осушение, орошение и обводнение. Разновидности мелиораций выделяются по конкретному воздействию на процессы и свойства отдельных геокомпонентов. Например, осушение подразделяется на осушение болот, осушение заболоченных земель, польдерное осушение.

Лекция 2

ВОДНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ

2.1. Водные мелиорации: основные виды и эколого-хозяйственное значение.

2.2. Потребность в водных мелиорациях.

2.3. Оценка природных условий для водных мелиораций.

2.4. Техника и способы проведения осушительных мелиораций.

2.5. Техника и способы проведения оросительных мелиораций.

2.6. Водохранилища как средство водных мелиораций.

2.1. Водные мелиорации: основные виды и эколого-хозяйственное

значение

Водная мелиорация – один из основных видов мелиораций, способ связанный с перараспределением влаги в ландшафте. Свыше 50 % поверхности суши занимают аридные и семиаридные земли. Значительная часть этой территории страдает от недостатка влаги. С другой стороны значительная часть земель, расположенных в лесной зоне, в поймах рек страдает от избыточного увлажнения. Избыток влаги нередко сочетается с недостатком тепла в воздухе и почве и слабой аэрацией почв. Здесь же в лесной зоне расположены огромные массивы заболоченных земель. Нередко избыток влаги в одни периоды чередуется с недостатком ее в другие периоды. Как избыток, так и недостаток влаги сказывается на продуктивности сельскохозяйственных культур. Кроме того, необходимо отметить, что водные ресурсы на Земле распределены крайне неравномерно. Гидрологический режим многих рек неустойчив в течение года. Распределение речного стока неблагоприятно для сельского хозяйства.

Гидромелиорации позволяют устранить диспропорцию в отношении природных факторов и создать оптимальный режим тепла и влаги, необходимый для земледелия. Значение водных мелиораций заключается в следующем: 1) обеспечивают оптимальный режим тепла и влаги в ландшафте; 2) способствуют резкому повышению биологической продуктивности земель (производство зерна, хлопка, овощей, кормов, фруктов, винограда, бахчевых культур); 3) улучшают санитарное состояние территории; 4) позволяют создать запасы поверхностного стока.

2.2. Потребность в водных мелиорациях

Гидромелиоративные мероприятия известны уже давно. В Египте, Китае, Индии, Средней Азии, Месопотамии оросительные каналы, плотины, дамбы создавались 2 – 3 тысячелетия назад. К началу ХIХ в. площадь орошения составила 8 млн. га, к концу ХХ в. 250 млн. га [4]. Сейчас основная доля сельскохозяйственной продукции во всем мире выращивается на мелиорированных площадях.

Сейчас мелиоративное строительство основывается на современной технической базе с применением строительных машин и материалов. В настоящее время во всем мире построено множество водохранилищ и небольших прудов, прорыты оросительные каналы.

Природные условия ландшафтов, в первую очередь увлажненность территории определяют потребность в гидромелиорациях. При оценке естественной увлажненности территории используют метод гидротермических коэффициентов. При расчетах чаще всего используют коэффициенты , , коэффициент испарения , индекс сухости .

Разные сельскохозяйственные культуры нуждаются в неодинаковом количестве влаги в разных зонах увлажнения и в разные периоды вегетации. Для этих целей рассчитывается норма орошения. Норма орошения – общее количество воды, которое должно быть дано определенной культуре за весь вегетационный период. Вегетационный период – период года, в течение которого растут (вегетируют) растения. Норма орошения определяется по формуле [2]: М = Е – Ро – W + Ео [м3/га], где Е – общее водопотребление, Ро – количество осадков, поступающее в активный слой почвы, W – запасы влаги в активном слое почвы (0,5 – 1,0 м), Ео – испарение с поверхности почвы. W = Wо – W1, Wо – влага в почве в начале вегетационного периода, W1– влага в почве в конце вегетационного периода. Различают поливы вегетационные и влагозарядковые. При орошении важное значение имеет режим орошения. Режим орошения – это норма и сроки орошения.

Для детальных расчетов норм орошения необходимо знать потребность растений во влаге. Методы определения потребности растений во влаге: 1) по испаряемости; 2) по запасам влаги; 3) по тепловому балансу; 4) по коэффициенту водопотребления.

Для осушения территории важным показателем является норма осушения. Норма осушения – расчетная глубина залегания грунтовых вод. Она зависит от времени года, типа почв, сельскохозяйственных культур. Например, рекомендуемая норма осушения на торфяных почвах для овощных культур 60 – 100 см, для садов – 110 – 120 см.

2.3. Оценка природных условий для водных мелиораций