Поиск

Подзолистая зона
27.06.2015

Общие сведения

Описанной выше черноземной зоной заканчивается серия почвенных зон, в которых основным типом мелиорации является орошение.
Непосредственно севернее, вплоть до 72—75-й параллели, располагается громадная зона подзолистого типа почвообразования. Одновременно здесь широкое распространение приобретают почвы болотного типа почвообразования.
Количество осадков в подзолистой зоне варьирует в широкой амплитуде, примерно от 200—300 мм на севере (район г. Архангельска) и до 500—600 мм в районе г. Москвы, однако везде количество осадков оказывается больше, чем испарение, и следовательно водный баланс поверхности земли оказывается положительным, т. е. большим единицы. В силу этого все почвы зоны испытывают в той или иной мере избыточное увлажнение, и следовательно основным типом мелиорации здесь является осушение. Площадь подзолистой зоны занимает 11 158 250 км2, или 52,5% площади России.
Материнские породы

Область распространения подзолистых почв нашего Союза в основном является областью бывшего оледенения. Начало ледникового периода относится к концу Неогена, а центром накопления льдов явилась Скандинавия и частью Тиман и северный Урал. Отсюда ледниковый покров распространился на значительную часть Европы (черт. 123).
В Сибири льдом были покрыты северная часть бассейна pp. Оби и Енисея, горы Алтай, Саяны и др. В европейской части Союза ледник проникал двумя языками на юг примерно до Днепропетровска (р. Днепр) и устья Усть-Медведицы (р. Дон).
После таяния ледников на поверхности земли осталась мощная толща морен, представляющих собой несортированную глинистую массу с валунами и, с другой стороны, продуктов переработки этих морен ледниковыми водами в виде песков и безвалунных сортированных глин.
Основная морена скандинавского оледенения произошла от разрушения главным образом гранитов и песчаников и потому может быть названа силикатной мореной, очень бедной растворимыми солями и известью (CaCO3).
Мощность моренных отложений варьирует и широких пределах от 2—4 и до 20—30 м. Число оледенений, бывших в Европе, насчитывают до четырех: 1) гюнцское, 2) миндельское, 3) рисское, максимальное в северной и средней России, и последнее 4) Вюрмское, и потому ледниковая свита часто переслаивается отложениями межледниковых эпох.
Подзолистая зона

В качестве общей черты глинистых морен нужно отметить их значительную вязкость и слабую водопроницаемость. Только тогда, когда в составе морены приобретают значительное развитие песчаные линзы и гнезда, общая водопроницаемость ее может значительно повыситься.
Рельеф ледниковой области

Можно различать две основных формы ледникового рельефа, а именно:
1) Типичный моренный, холмистый или мелкоозерный. Этот тип рельефа характерен для отложений основной морены. На повышенных элементах рельефа сток вполне обеспечен; наоборот, межбугровые пространства, часто бессточные, представляют собой удобные места для застоя вод и заболачивания.
2) Равнинный моренный ландшафт. Он свойственен по преимуществу областям развития безвалунных сортированных глин. К этому типу рельефа, ввиду его бессточности, часто приурочивается особенно широкое развитие заболачивания.
Неледниковые отложения подзолистой зоны

Из неледниковых отложений подзолистой зоны следует отметить на самом севере обширную область бореальной трансгрессии, сложенную глинами, и северо-западную область озерно-чорских отложений.
В период отступания ледника в южную Финляндию и Скандинавию на северном побережье Балтийского моря создался подпор ледниковых талых вод, образовавших обширное холодное пресноводное озеро. Оно обнимало собой и все современные большие озера Северо-западной области — Ильмень, Пейпус, Ладожское, Онежское. В качестве осадков этого озера остались тонкослоистые, тяжелые, так называемые ленточные глины. В дальнейшем это пресное озеро сменялось последовательно соленым Иольдиевым морем, пресным Анциловым, соленым Литариновым и наконец современным Балтийским морем. В период этих смен происходили значительные размывы суши и образование террас, а также общее выравнивание рельефа. Этот равнинный рельеф является мощным фактором развития заболачивания, которое только в одном бывш. Ленинградском округе охватывает до 680 000 га.
Почвообразование

Подзолообразовательный процесс. Подзол. Область развития подзолистых почв есть область развития лесной, таежной растительности. Наиболее типичного выражения развитие подзолистых почв достигает под пологом леса. Самый процесс подзолообразования акад. В.Р. Вильямс рисует следующим образом.
Под пологом леса поверхность земли покрыта рыхлым слоем лесной подстилки, состоящей из отмершей хвои, листьев и мелких веток. Лесная подстилка обладает большой влагоемкостью и вместе с тем хорошей водопроницаемостью, что обеспечивает здесь господство нисходящего тока воды, фильтрующегося через толщу грунта. В силу своего химического состава лесная подстилка обладает кислой реакцией; по этой причине здесь развивается грибной тип разложения органического вещества, дающий в результате креновую кислоту. Креновая кислота, являясь сильным растворителем, выщелачивает из верхнего слоя морены все основания (кальций, магний, калий) и даже полутороокиси (железо, алюминий и марганец). Кроме того она разрушает и каолин (H2Al2Si2O8), причем алюминий выщелачивается, а пылеватая окись кремния (SiO2) остается на месте.
Этот процесс выщелачивания оснований и обогащения пылеватой кремнекислотой и есть процесс формирования подзолистого горизонта почвы.
Фильтрующиеся в толщу почвы растворы кальция и полутороокисей обычно на некоторой глубине выпадают в осадок, цементируют породу и образуют плотный, так называемый ортштейновый (рудяковый), горизонт. В песчаных почвах ортштейн иногда приобретает характер сплошной камнеобразной плиты, часто он представлен многими тонкими прерывистыми сцементированными прослойками. Ортштейновые горизонты очень резко снижают водопроницаемость почвы, а иногда делают ее и совершенно водонепроницаемой. В глинистых почвах ортштейновый горизонт обычно не имеет такого резкого очерченного выражения, но представлен вязким, красно-бурым уплотненным горизонтом. Широко развиты также ортштейны в виде отдельных конкреций и бобовин размерами от просяного зерна до крупных горошин и бобов.
Самый процесс формирования ортштейнового горизонта трактуется В. Р. Вильямсом следующим образом: лесная подстилка благодаря развитию в ней энергичного аэробного микробиологического процесса оказывается биологическим фильтром, препятствующим проникновению кислорода воздуха в глубокие горизонты почвы. В силу этого на некоторой глубине от поверхности почвы устанавливаются анаэробные условия, и креповая кислота восстанавливается анаэробными бактериями в кислоту апокреновую. А так как соли апокреновой кислоты нерастворимы в воде, то они и выпадают в осадок, формируя ортштейновый горизонт. Таким образом с этой точки зрения ортштейновый горизонт является скоплением апокреновых солей кальция, алюминия, железа, марганца. Одновременно этот биологический процесс приводит к концентрации в ортштейнах и таких питательных для растений веществ, как фосфор, калий, азот.
Другими исследователями процесс формирования ортштейна трактуется с физико-химической точки зрения следующим образом: в кислой среде поверхностного горизонта кальциевые соли просто растворяются, а окиси железа, алюминия и марганца переходят в коллоидное состояние, образуя соли. С другой стороны, поглощающий комплекс почвы насыщается водородом и, разрушаясь под действием воды, дает коллоидные гидраты полутороокисей и кремнекислоту, которая сразу выпадает в осадок.
Все растворы и соли движутся с нисходящим током воды из верхнего горизонта в нижние и здесь задерживаются на некоторой глубине, во-первых, в силу явлений механического поглощения в тонких капиллярах, а главным образом в силу явлений коагуляции.
Возможность передвижения золей полутороокисей и их выпадения экспериментально проверена рядом исследователей.
Ниже ортштейнового горизонта в подзолах обычно залегает так называемый глеевый горизонт, характеризующийся присутствием закисвых соединений железа и особенно фосфорнокислой закиси железа (Fe3(PO4)2). Внешне он ясно выступает на разрезе почвы в виде голубовато-серого слоя, обычно вязкой консистенции.
Ниже идет материнская порода, часто также в той или иной степени оглеенная.
Итак следовательно профиль типичного подзола слагается из следующих горизонтов:
Подзолистая зона

Общий смысл процесса подзолообразования заключается следовательно в резком разрушении и выщелачивании поверхностного горизонта и аккумуляции этих выщелачиваемых веществ в слоях нижележащих. Этот тип явлений вполне подтверждается аналитическими данными.
Исследование реакции почвенного раствора отдельных горизонтов подзолистых почв показывает, что верхние горизонты всегда кислы. Кислая реакция зависит от присутствия иона водорода и обозначается знаком pH (так называемая актуальная кислотность). Количественно pH обозначает логарифм концентрации иона водорода (Y') с обратным знаком, т. е.
Подзолистая зона

Величина pH, равная 7,0, обозначает нейтральную реакцию (реакция воды), величины же выше 7,0 обозначают щелочную реакцию, т. е. присутствие в растворе гидроксильных ионов.
В кислой среде водород насыщает поглощающий комплекс, вытесняя металлы. Это видно из следующих данных количества поглощенных кальция и магния в двух горизонтах — подзолистом и иллювиальном:
Подзолистая зона

Изменение по горизонтам кремнекислоты и полутороокисей видно из следующих данных:
Подзолистая зона

Сравнение аналитических данных подзолистого горизонта и ортштейна дает следующие цифры:
Подзолистая зона

В обоих случаях процесс выщелачивания подзола и обогащения иллювиального горизонта выступает совершенно отчетливо.
Этот процесс перемещения веществ вниз захватывает вообще илистую часть почвы, что хорошо регистрируется механическими анализами. Ниже приводятся данные определения илистой фракции тоньше 0,0015 мм по горизонтам подзолистой почвы.
Подзолистая зона

Мы видим, что в иллювиальном горизонте количество илистой фракции возрастает в 5—6 раз.
Агрономическая характеристика подзола

Агрономические свойства подзола определяются прежде всего степенью выщелоченности его верхнего, подзолистого, горизонта. Когда подзелообразовательный процесс зашел далеко, подзолистый горизонт превращается практически в бесплодную кварцевую пыль. В иллювиальном горизонте скопляется обычно значительный запас питательных веществ, но он трудно доступен растениям, во-первых, потому, что залегает на значительной глубине, а во-вторых, потому, что окислительные процессы здесь сильно затруднены.
Вторым неблагоприятным обстоятельством является обычная кислая реакция подзолов. Практика показывает, что когда величина pH опускается ниже 4,5—5,5, то все обычные культуры уже страдают и не дают нормального урожая или даже совсем не развиваются.
Наконец третьим отрицательным свойством подзолов являются их неблагоприятные физические свойства. Подзолистый горизонт обладает обычно тонкопылеватым механическим составом и совершенно бесструктурен, так как беден коллоидными частицами и гумусом.
Иллювиальный ортштейновый горизонт еще больше затрудняет фильтрацию и аэрацию почвы.
Все перечисленные выше неблагоприятные свойства подзолов делают их малоценным с.-х. объектом, и продуктивное освоение их требует затраты многолетних специальных усилии. В первую очередь подзолы требуют значительных количеств удобрений, как минеральных, так и особенно органических, в виде навоза и зеленого удобрения (сидерации). Последние обогащают почву гумусом и способствуют созданию структуры. Кислая реакция требует известкования.
Кроме того подзолы часто, особенно при тяжелом механическом составе, потребуют дополнительно дренажных сооружений. В силу перечисленных обстоятельств типичные подзолы редко обращаются под с.-х. использование.
Подзолы залегают обычно на плоских водораздельных пространствах рельефа, занятых лесами, и составляют в общем меньшую часть площади подзолистой зоны. На всех других элементах рельефа, кроме водоразделов, обычно залегают почвы, сформировавшиеся под переменным воздействием двух почвообразовательных процессов — подзолистого и дернового. Соответственно этому такие почвы и носят название дерново-подзолистых, или для краткости просто «подзолистых» почв.
Дерновый процесс

Дерновый почвообразовательный процесс протекает не под лесной растительностью, а под травяной, луговой. Соответственно иному химическому составу этих растительных остатков (большая зольность и отсутствие дубильных кислот) разложение их осуществляется под влиянием не грибов, а бактерий. Самый тип разложения в разные периоды года протекает различно: во влажный осенний период он преимущественно анаэробный, летом же — аэробный.
В результате этих бактериальных процессов в поверхностном горизонте почвы накапливаются вполне разложившиеся органические вещества (ульминовая и гуминовая кислоты) и формируется гумусовый горизонт, аналогичный таковому же — степных почв.
Дерново-подзолистые почвы

Процесс формирования дерново-подзолистой почвы представляется в следующем виде.
Под сплошным пологом леса травянистая растительность не развивается в силу недостатка света. В этот период развития леса здесь господствует подзолообразовательный процесс. Однако по мере естественного старения леса он изреживается, осветляется, и тогда здесь развивается травянистая растительность.
В.Р. Вильямс намечает следующие фазы развития травяных формаций. Сначала поселяются корневищные злаки, использующие своей мелкой корневой системой главным образом аэробную среду лесной подстилки. По мере накопления органического вещества и связывания им доступных минеральных форм питательных веществ (азот, фосфор, калий и др.) корневищные злаки вытесняются группой так называемых рыхлокустовых злаков, обладающих очень мощной корневой системой. С помощью последней эта растительная формация использует большую толщу почвы и в частности питательные запасы ортштейнового горизонта. В эту стадию развития гумусовый горизонт может достигнуть значительного развития и приобретать зернистую структуру. В последующую стадию развития, в связи с обострением анаэробных условий и уменьшением количества доступных форм азота и фосфора, рыхлокустовые злаки сменяются плотнокустовыми, и наступает уже фаза болотообразования, завершающаяся в конечной стадии формированием сфагнового торфяника.
Мощное внедрение травяных формаций на лесные площади осуществляется также после лесных пожаров и больших вырубок.
В результате длительного перемежающегося или одновременного действия на породу двух процессов, подзолистого и дернового, и формируется дерново-подзолистая почва, отличающаяся от типичного подзола развитием в верхней части профиля более или менее значительного дернового гумусового горизонта.
На основании соотношений мощности горизонтов дернового и подзолистого обычно эти почвы подразделяются на сильноподзолистые, среднеподзолистые, слабоподзолистые и скрытоподзолистые. Схематически соотношение строений этих вариантов почв показано на чертеже 124 (М. Филатов).
Очевидно чем меньше выражена степень оподзоленности почвы, тем она относительно ценнее с с.-х. точки зрения.
Подзолистая зона

Почвы болотного типа почвообразования

Болотный тип почвообразования осуществляется при условии избыточного увлажнения и следовательно недостаточной аэрации.
В этих условиях разложение органических остатков идет медленно, и в поверхностных горизонтах почвы накапливается не только ульминовая кислота, но и полуразложившиеся и даже совсем неразложивишеся растительные остатки. При длительном осуществлении этого процесса на поверхности почвы накапливаются целые слои органических остатков, так называемый торф (такие почвы носят название торфяно-болотных почв), в первые же стадии болотный процесс дает лишь обогащение верхних минеральных слоев почвы органическим веществом (такие почвы носят название иловато-болотных, лугово-болотных почв).
Кроме накопления органических веществ для болотных почв всегда характерно господство восстановительных процессов, приводящих к образованию различных неоктсленных, закисных форм соединений. Обычно здесь имеют место аммиачные соединения, соли азотистой кислоты, фосфорнокислая закись железа (вивианит, Fe3(PO4)2), пирит (FeS2), углекислое железо (FeCO3) и др. Внешним выражением восстановительных процессов является развитие глеевого горизонта или оглеение по всей толще почвы, начиная с поверхности.
Болотные почвы обычно содержат большой запас питательных веществ, особенно фосфора и азота, но в формах, не доступных для усвоения обычными с.-х. растениями. Мелиорация (осушение) и последующая надлежащая агротехника делают болотные почвы часто более ценными угодьями, чем незаболоченные минеральные почвы.
Условия избыточного увлажнения могут осуществляться под влиянием следующих основных причин:
1) характера почвообразовательного процесса;
2) добавочного притока воды за счет поверхностного стока;
3) добавочного увлажнения из грунтовых вод;
4) избыточности атмосферных осадков;
5) общей слабой водопроницаемости почвогрунтов при большой их влажности.
Соответственно разнообразию условий заболачивания болотные почвы имеют место во всех климатических зонах, начиная с крайнего севера и кончая крайним югом. Ниже мы рассмотрим условия формирования болотных почв в подзолистой зоне и в качестве частного случая охарактеризуем заболоченные почвы Колхидской низменности.
Подзолистая зона

Процесс формирования дерново-подзолистых почв сам по себе является мощной предпосылкой для развития болотной стадии почвообразования.
Во-первых, в подзолистом процессе при достаточном развитии иллювиального (ортштейнового) горизонта водопроницаемость всей толщи почвы сильно уменьшается. Над ортштейновым горизонтом часто возникает верховодка, что естественно вызывает заболачивание всей почвы.
Во-вторых, при смене подзолообразовательного процесса дерновым процессом, этот последний в стадии плотнокустовых злаков приводит к затруднению поверхностного стока (образование кочек на поверхности почвы), а с другой — на поверхности почвы создается слой органической массы настолько влагоемкой, что все атмосферные осадки задерживаются им, и таким образом создается резко избыточное увлажнение. Поселяющиеся здесь мхи усиливают это явление и приводят к формированию мохового торфяника.
Наконец, в-третьих, на подзолистых почвах часто развивается болотный процесс после лесных пожаров и вырубок, потому что уничтожается такой мощный испаритель воды, как древесные растения, и тогда выпадающие осадки, не потребляемые полностью растительностью, создают условия заболачивания.
При данном количестве атмосферных осадков весьма существенным фактором заболачивания отдельных территорий является пряток дополнительной воды к пониженным элементам рельефа. Такими элементами рельефа, во-первых, являются широко развитые на плоских водоразделах неглубокие впадины, являющиеся центрами стока поверхностных вод с окружающих пологих склонов. Здесь развиваются тогда болотные и полу болотные почвы, а иногда образуются даже временные озерца. Почвенный покров таких водоразделов становится комплексным, слагающимся из подзолов и пятен темноцветных, полуболотных и болотных почв.
Аналогичные условия дополнительного увлажнения создаются обычно также на всех пологих шлейфах склонов, где скатывающиеся с водораздела струи воды замедляют свое движение и даже застаиваются. Кроме того на этих элементах рельефа часто дополнительным источником избыточного увлажнения являются и Грунтовые воды, близко подходящие к поверхности земли. В силу этих причин на шлейфах склонов обычно развиваются обширные площади почв различных степеней заболачивания.
Общая схема перехода по склону почв подзолистых в болотные показана на чертеже 125.
Общим широко распространенным условием для возникновения избыточного увлажнения является слабая водопроницаемость почв. В подзолистой зоне этим отрицательным свойством обладают все дерновые подзолистые почвы, залегающие на тяжелых глинистых породах, валунных и безвалунных.
Избыточное увлажнение на таких почвах особенно резко сказывается периодически, весной, осенью и в периоды затяжных дождей, тем не менее это очень часто отражается вредно даже на обычных полевых культурах севера (рожь, ячмень и пр.), тем более эти условия оказываются непригодными для более требовательных культур, как например корне- и клубнеплоды, пшеница. В нашем Союзе в связи с общей проблемой превращения потребляющей полосы в производящую, т. е. в связи с задачами расширения посевных площадей, общего повышения урожайности и внедрения новых культур, а также в связи со специальной проблемой продвижения пшеницы на север, борьба с вредными последствиями временно-избыточного увлажнения наших тяжелых глинистых пахотных площадей становится особенно актуальной задачей.
Резюмируя все вышеизложенное об условиях почвообразования в подзолистой зоне, мы можем представить общую закономерную смену почвенных типов в пределах крупных развитых водоразделов в виде следующей схемы (черт. 126). На плоских водоразделах господствуют подзолы в комплексе с заболоченными почвами понижений рельефа. Здесь же разниты купола сфагновых торфяников. Это область наименее распахиваемая. В верхней трети относительно крутых склонов развиваются преимущественно маломощные, дерновые почвы с участием слабоподзолистых.
Подзолистая зона

Средние трети склонов заняты наиболее типичными дерново-подзолистыми почвами разных степеней оподзоливания. Это область наибольшего развития пашни.
Нижняя, наиболее пологая часть склона занята обычно почвами разных степеней заболачивания, начиная с глеево-подзолистых и кончая типичными болотными, преимущественно травяными (так называемые низинные болота) или же смешанными, травяномоховыми (так называемые переходные болота).
Это область часто богатых почв, но для своего использования требующая в наибольшей степени осушительных мелиораций.
Мелиорации подзолистых и заболоченных минеральных почв

Выше мы рассмотрели основные причины заболачивания почв и указали, на каких элементах рельефа оно по преимуществу развивается.
Состояние поля, испытывающего заболачивание, характеризуется в основном следующим: 1) весенние талые воды на нем долго застаиваются, оно медленно просыхает. Начало полевых работ сильно запаздывает, и вегетационный период следовательно сокращается: 2) осенью поле переувлажняется и в таком виде идет в зиму. Это приводит к сильному развитию вымочек озимых посевов;
2) летом во время периодических затяжных дождей поле замокает, развиваются анаэробные процессы, и корневая система растений часто загнивает.
Основными задачами осушительных мелиораций и является устранение названных явлений.
Методы для осуществления этих задач могут быть разбиты на три группы:
1) Методы улучшения водно-физических свойств почвы.
2) Методы регулирования поверхностного стока.
3) Методы регулирования внутреннего стока — дренаж.
Задача улучшения водно-физических свойств подзолистых почв в основном заключается в улучшении свойств подзолистого горизонта и в нарушении водонепроницаемости иллювиального (ортштейнового) горизонта.
Подзолистый горизонт беден поглощающим комплексом (мало коллоидальных элементов), бесструктурен, беден питательными веществами и обладает кислой реакцией. Улучшение этих свойств достигается систематическим внесением значительных доз органического вещества (навоз, запашка зеленого удобрения — сидерация), посевом трав, известкованием.
Борьба с ортштейновым горизонтом более трудна. Посевы глубококоренящихся растений (например клевер) способствуют постепенному разрушению ортштейна. В последнее время в Германии применяются приемы механического разрушения ортштейновых слоев помощью специальных плугов или взрывов. Очень существенное значение может иметь закладка дренажа, который способствует аэрации, окислительным процессам и постепенному разрушению ортштейна.
Известкование не только устраняет кислую реакцию почвы, но улучшает и ее физические свойства благодаря коагуляции илистых частиц и вероятно путем рыхления породы выделяющимся углекислым газом. Это имеет особенно крупное значение для тяжелых глинистых почв,
В начальные стадии заболачивания за счет развития дернового процесса, т. е. процесса накопления неразложившихся влагоемких растительных остатков на поверхности почвы, основной задачей является ускорение процессов аэробного разложения дернины. Это может быть достигнуто обращением территории под интенсивную полевую культуру с черным паром и пропашным клином.
Регулирование поверхностного стока в подзолистой зоне является наиболее старым бытовым приемом.
До революции в мелких крестьянских хозяйствах применялась пахота поля вдоль склона и всегда всвал. По этой причине полевые полосы превращались в широкие овальные грядки, на которых вода не застаивалась. На гребнях таких гряд получался более или менее обеспеченный урожай, тогда как в широких бороздах, занимавших около 25% площади, урожая обычно не было: пахотный слой здесь отсутствовал.
Такой примитивный прием, связанный с потерей посевной площади и затрудняющий механизацию, неприемлем в нашем крупном социалистическом хозяйстве.
Общее значение для улучшения стока имеет правильная ориентация вспашки и посева вдоль склона, а не поперек его. Серьезную роль должно сыграть широкое внедрение в нашу практику приема бороздования полей, разработанного Ленинградским институтом гидротехники и мелиорации. Прием состоит в том, что на поле поперек склона проводятся борозды плугом с отвалом в низовую сторону через каждые 5—15 м.
Бороздам придается достаточный уклон, а низовые концы их объединяются более глубокой водосборной бороздой или канавкой. Такая система борозд, ежегодно возобновляемых, значительно ускоряет сток воды с полей и повышает их урожайность.
К мероприятиям по регулированию поверхностного стока можно отнести так называемый кротовый дренаж. Он закладывается редко па глубину большую чем 40—50 см от поверхности, и потому способствует быстрому осушению только этих верхних слоев почвы.
Громадным преимуществом кротового дренажа являются простота его устройства и дешевизна. Основным и решающим недостатком его является неустойчивость дрен: кротовина, заложенная в неподходящем грунте, может заплывать почти немедленно, и затраченная работа оказывается следовательно неэффективной. Однако в подходящих грунтах кротовые дрены могут существовать весьма продолжительное время.
Янерт дает справку о результатах своего обследования кротовых дрен в хозяйственных условиях (табл. 199):
Подзолистая зона

Оказывается, что в ряде случаев дрены хорошо работают 5 и 7 лет. Учитывая исключительную дешевизну закладки кротового дренажа (по стоимости, очевидно, близкой к стоимости вспашки), вероятно можно принять, что он будет вполне приемлем при устойчивости даже всего в 1—2 года. Таким образом можно считать, что кротовый дренаж имеет большие перспективы. Основным препятствием для широкого внедрения его в практику является невозможность в настоящее время аналитического определения пригодности для него той или иной почвы. Известно, что песчаные почвы непригодны вследствие своей неустойчивости. Также мало пригодны тяжелые глины в силу своей водонепроницаемости. Для всех промежуточных почв (суглинистых) данные механического состава пока не поддаются прямой оценке. Янерт предложил в настоящее время следующий показатель пригодности почв для кротового дренажа: теплота смачивания почвы не менее 4 калории на грамм и отношение процентов фракции мельче 0,02 мм к теплоте смачивания не более 8. Чем меньше это отношение, тем дрена устойчивее.
По существу это отношение обозначает следующее: теплота смачивания может быть принята как показатель количества коллоидной фракции в почве. Фракция тоньше 0,02 мм включает в себя всю группу пылеватых частиц и ил. Таким образом предложенное отношение есть по существу отношение в почве двух фракций — пыли и ила. Пылеватые грунты, как известно, наименее устойчивы в воде (плывуны), ил же являются цементирующим фактором. Таким образом их отношение действительно может явиться рациональным показателем для характеристики устойчивости дрен и потому заслуживает экспериментального изучения и проверки.
Дренаж является наиболее универсальным методом борьбы с избыточным увлажнением почв. Основным его назначением является понижение уровня грунтовых вод за пределы распространения основной массы корневой системы растения. Поэтому дренаж является обязательным мероприятием везде, где грунтовые воды, временно или постоянно, находятся близко у поверхности земли.
Подзолистая зона

Здесь необходимо отметить следующее чрезвычайно важное обстоятельство: дренаж является мерой борьбы не только с избыточным увлажнением, но одновременно и мерой борьбы с засухой. Это последнее действие дренажа осуществляется следующим образом- Весной грунтовые воды стоят обычно наиболее высоко. Этот период совпадает с периодом формирования корневой системы культурной растительности. Корни, встречая на своем пути уровень грунтовых вод, вынуждены сосредоточиться только в верхнем слое. Летом грунтовые воды опускаются, перестают питать поверхность почвы, и растения вынуждены жить только за счет атмосферных осадков. Так как летом часто бывают значительные интервалы в выпадении осадков, то поверхностный слой почвы пересыхает, и растительность страдает от засухи. Дренаж на таких почвах, отводя воду весной, позволяет корневой системе уйти значительно глубже в почву и во время засухи питаться водой из этих нижних слоев. Наблюдения Джесс X. Hиль на плантациях сахарного тростника показали значительное повышение устойчивости урожая при этих условиях. Аналогичные условия могут иметь место у нас в Колхидской низменности. Наконец установлено, что периодические летние засухи бывают и в северной подзолистой области. Следовательно и здесь дренаж может иметь значение как метод борьбы с вредным влиянием засушливости.
Обширная заграничная практика дренирования минеральных почв дает глубины заложения от 1,2 до 1,6 м и расстояния от 7 до 40 м.
Глубина заложения диктуется главным образом глубиной промерзания почв, которое может деформировать дрены.
Подзолистая зона

С агрономической точки зрения такие глубины, по-видимому, не всегда необходимы. Исследования последних лет в Чехословакии приводят к убеждению о рациональности уменьшения глубины дренажа до 0,9 м, причем такой мелкий дренаж оказывается наиболее эффективным во влажные годы, в сухие же благоприятно действует более глубокий дренаж. Непосредственных материалов, подтверждающих эту новую точку зрения, пока не опубликовано. Необходимо подчеркнуть, что рациональная глубина заложения дренажа теснейшим образом зависит от строения почвенного профиля: дрены надо стремиться закладывать в наиболее водопроницаемом слое, а не в толще иллювиальных слоев или под ними.
Цункер дает следующую схему заложения дренажа в слоистых и однородных тяжелых почвах (черт. 127 и 128).
Подзолистая зона

Что касается расстояний между дренами, то они, вообще говоря, зависят от фильтрационных свойств почвы и как показателя их — механического состава.
Практика Германии руководствуется в настоящее время следующими эмпирическими нормами расстояний при глубине заложения в 1,25 м (Костяков, табл. 200).
Зависимость расстояний от глубины дренажа выражена Конецким в виде следующего графика (черт. 129).
При всех прочих равных условиях выбор одного из двух значении расстояний, указанных в таблице, зависит от следующих местных условий:
1) величины испарения; южные склоны испаряют больше, чем северные, и потому на первых дренаж может быть реже;
2) уклона местности; при больших уклонах дренаж может быть реже;
3) положения дрен по отношению к грунтовому потоку; при поперечном положении дрены могут быть реже, так как они лучше захватывают воду, чем при положении продольном.
Подзолистая зона

Другие авторы пытаются установить зависимость расстояний между дренами от величины гигроскопичности почвы или ее удельной поверхности. По существу это тоже показатели механического состава, но лишь в другом выражении.
Нужно отметить, что все приведенные выше зависимости носят полностью эмпирический характер, основываясь на оценке работы хозяйственных дренажей. При установлении теоретических зависимостей необходимо будет считаться со строением и трещиноватостью естественных почв, их агрегатным составом и динамикой этой агрегатности. Работы в этом направлении почти еще не начинались.
Влияние дренажа на почвенные процессы

Производственное значение дренажа заключается в том, что под влиянием его изменяются направление и темпы всех тех почвенных процессов, которые в конечном счете определяют собой плодородие почвы. В первую очередь изменяется водный режим; в почву начинает поступать больше воздуха, улучшается аэрация. В силу этого анаэробные процессы подавляются, а аэробные форсированно развиваются. Окислительные процессы и выщелачивание могут существенно изменить реакцию почвы. Наконец большая сухость дренированной почвы может привести к некоторому растрескиванию ее, образованию элементов структуры, что резким образом изменит влагоемкость почвы и ее фильтрационную способность.
Если бы мы достаточно широко знали динамику фактических изменений в почвообразовательных процессах, осуществляющуюся под влиянием дренажа, мы могли бы более строго оценивать различные формы дренажа и следовательно более рационально его проектировать.
К сожалению в прошлом таких исследовательских материалов совершенно не получено. В настоящее время на Западе усиленно пропагандируется необходимость постановки опытно-экспериментальных полевых исследований дренажа; некоторые работы, по-видимому, проведены (особенно в Чехии), но результаты их еще не опубликованы.
В России экспериментальное изучение дренажа начато только в революционный период. Задачи реконструкции сельского хозяйства потребляющей полосы настоятельно требуют широкого развития этих работ.
Ниже мы приведем кратко уже полученные результаты.
Наблюдения на опытном дренажном участке Бутырского хутора

В течение 1927—1932 гг. нами велось изучение почвенно-динамических процессов на дренированных гончарными трубами полях Бутырского хутора под Москвой. Почвенный покров представлен здесь средненодзолистыми суглинками на грубой валунной бескарбонатной морене, частично перемытой. Залегает участок на нижней трети склона к предвершинной ложбине речек Каменка и Останкинский ручей, в силу чего уклоны поверхности здесь незначительны, порядка 0,0015, и не обеспечивают поверхностного стока. Грунтовые воды в среднем держатся на глубине 1,3—1,5 м, но во влажные периоды поднимаются близко к поверхности и вредят развитию растительности. Питание грунтовых вод происходит главным образом счет атмосферных осадков, но отчасти и за счет грунтового потока, стекающего с более высоких элементов водораздела.
Исследования проведены частью на хозяйственном дренаже глубиной 1,2 м, при расстояниях между дренами в 20 м и длине дрен ВО м, а большей частью на опытном участке, расположенном на соседнем поле.
Опытный участок площадью около 7,5 га имеет 9 вариантов дренажа, а именно: глубины 1,2 , 1,0 и 0,7 ми расстояния в 10, 20 и 30 м. Длина дренажных линий 100 м.
Основным методом исследования было сравнение хода процессов у самой дрены и посредине между дренами на расстоянии 15 м от дрены. За период наблюдений количество осадков за год колебалось от 295,5 мм сухой год) до 597,8 мм (влажный год).
Режим влажности

Систематические наблюдения за режимом влажности по всему почвенному профилю показали, что динамика ее в течение лета локализуется в наших условиях главным образом в двух поверхностных горизонтах A1 и A2 и лишь в незначительной мере и спорадически захватывает горизонты на глубине 50—60 см. Это видно на следующих кривых хода влажности по горизонтам (черт. 130).
Подзолистая зона

Сравнение величин влажности у дрены и посредине между дренами показало, что у дрены они ниже на 0,5—2,0%. При этом различий в поведении влажности в сухие и влажные годы мы отметить не могли.
В противоположность этому Приладожская опытно-мелиоративная станция наблюдала очень резкие различия в соотношениях влажности в сухие и влажные периоды, а именно: если во влажные периоды нетренированные участки влажнее дренированных, то в сухие периоды, наоборот, дренированные участки оказываются влажнее, чем недренированные. Это видно из нижеследующей таблицы 201:
Подзолистая зона

Следовательно режим влажности на дренированном поле оказывается гораздо более устойчивым и благоприятным, чем на недренированном.
Сравнение влажности на дренажах разных глубин заложения показало следующее:
а) запасы полезной для растений воды на мелком дренаже оказались не меньшими, чем на глубоком, как во влажные, так и в сухие периоды;
б) весенний спад влажности почвы на мелком дренаже осуществляется быстрее, чем на глубоком. Это иллюстрируется чертежом 131.
Подзолистая зона

В целом благоприятное влияние на водный режим дренажа проявилось в наших естественно-исторических условиях в том, что весной поле раньше освобождалось от воды, раньше начинались вспашка и сев, осенью хорошо отрастала отава, тогда как на недренированном участке отавы не было. В общем таким образом вегетационный период поля удлинялся на 10—14 дней.
Изменение физических свойств

Под влиянием изменения режима влажности почвы должны изменяться и ее физические свойства, главным образом структурность и водопроницаемость.
Широко распространено мнение, что под влиянием осушения почва приобретает трещиноватость, коллоиды ее коагулируют, и в общем почва становится более водопроницаема и лучше поглощает воду.
С другой стороны, наблюдения показывают, что дренаж со временем начинает работать хуже. Это явление склонны объяснять передвижением к линии дрен коллоидных частиц и закупоркой пор почвы.
По обоим этим вопросам до настоящего времени к сожалению проведено очень мало точных наблюдений, и эти важные явления требуют дальнейшего тщательного изучения.
Подзолистая зона

Биологический режим

Биологическая деятельность почвы была прослежена по ходу процесса нитрификации. Сравнение этого хода у дрены и посредине между дренами показало, что по среднему уровню нитрификации существенных различий здесь нет. однако качественно ход нитрификации в различных условиях дренированности заметно различен, а именно: при дренаже ход нитрификации в течение вегетационного периода сравнительно плавный, тогда как без дренажа он характеризуется резкими скачками вверх и вниз. Кроме того в условиях недостаточного дренирования неустойчивость хода биологических процессов отмечается периодическим появлением в почве аммиака, что свидетельствует о недостаточной энергии окислительных процессов. Количественно эти явления показаны на чертеже 132.
Все яти явления могут вредно отражаться на развитии растений.
Весьма любопытно, что эта невыровненность хода биологических процессов зарегистрирована только на глубоком дренаже, на мелком же она не отмечена. Это обстоятельство хорошо увязывается с вышеприведенным наблюдением о том, что мелкий дренаж быстрее освобождает почву от избытка воды, чем глубокий.
Подзолистая зона

Потери нитратов с дренажными водами в обычных условиях культуры не велики и не выходят за пределы 1—2 кг азота на гектар в год, а иногда и вовсе отсутствуют. Потери могут возрасти лишь на паровых полях, где потребление нитратов растениями отсутствует, а фильтрация может быть увеличена.
Изменение реакции почвы

Изучение актуальной кислотности (величины pH) в течение трех лет на одних и тех же точках дает возможность отметить общую тенденцию увеличения кислотности почвы под влиянием дренажа на величину 0,2—0,4 pH.
Причину этого явления следует усматривать в увеличении при дренаже выноса из почвы оснований, главным образом кальция.
Анализы дренажных вод и подсчет показывают, что за год таким образом может теряться до 80 кг кальция на гектар. Отсюда следует, что дренаж подзолистых почв, кислых уже в своем исходном состоянии, следует сочетать с известкованием или гипсованием, дабы избежать отрицательного влияния кислотности на урожай.
Внесение в почву при дренаже кальция в обеих названных формах весьма полезно и с той точки зрения, что оно может улучшить фильтрационную способность почвы от двух до девяти раз против исходного состояния. Очевидно, что увеличение фильтрации повысит эффективность дренажа.
Влияние дренажа на растительность

Наблюдения в течение двух лет за состоянием и развитием искусственной травяной смеси на дренированном и недренированном поле установили следующие существенные различия их: а) на дренированном поле развитие растительности начинается на 7—10 дней ранее, соответственно чему рост здесь оказывается более мощным (черт. 133). Осенью после укоса на дренированном лугу быстро наступает отрастание отавы, тогда как на недренированном участке ее нет; б) состав травяной смеси резко изменяется (черт. 134): на недренированном участке совершенно выпадает французский райграс, почти выпадает красный клевер, сильно развиты разнотравье и шведский клевер. Общее изменение состава травосмеси оказывается неблагоприятным.
Подзолистая зона

Ориентировочные кратковременные наблюдения за урожайностью ржано-пшеничного гибрида на делянках с разной глубиной заложения дренажа и при разных расстояниях между дренами не дали возможности констатировать ясных преимуществ дренажа глубокого и частого (1,2х10 м) по сравнению с дренажем мелким и редким (0,7х30 м). Это обстоятельство заставляет признать, что для условий, аналогичных изучавшимся, при дальнейших исследованиях следует обратить особое внимание на дренаж сравнительно мелкий и редкий, как на форму наиболее дешевую и легкую для осуществления.