Text
                    А.В.Смирнов
жизнь болот


А.В.Смирнов доктор технических наук жизнь болот МОСКВА «КОЛОС» 1973
631.6 С 50 УДК 631.615 Смирнов Алексей Владимирович. С 50 Жизнь болот. М.> «Колос, 1973. 159 с. с ил. Книга написана доктором технических наук Алексеем Владимировичем Смирновым A901—1971), посвятившим большую часть своей жизни научным исследованиям и практической работе в области осушительных мелиорации. Автор с чувством большой любви к родной природе рассказывает о происхождении болот и заболоченных земель, об истории развития осушения в нашей стране и за рубежом, о рациональном использовании осушаемых массивов, подробно освещает содержание осушительных работ, приводит примеры освоения заболоченных территорий в Мещерской, Полесской и Колхидской низменностях. Книга рассчитана на широкий круг читателей. 0435—295 -48—73 631.6 035@1)—73 Издательство «Колос», 1973
ВВЕДЕНИЕ Основу благосостояния всех народов во все времена человеческой культуры составляло земледелие и сельское хозяйство. С глубокой древности земля служила основным источником существования человека. При этом земля не вообще, а лишь ее почвенный покров. Одновременно с ростом человечества на планете растут потребности в продуктах питания, что неизбежно ведет к необходимости совершенствования земледелия и отвоеванию у природы новых земель. Развитие науки и практики позволяет получать человеку с единицы возделываемой площади все больше всевозможных сельскохозяйственных продуктов. Используя достижения науки, человек непрерывно совершенствует приемы земледелия, исправляет и устраняет недостатки почвы, постоянно стремясь обеспечить оптимальные условия для роста культурных растений. Вместе с тем прогрессивно растущие потребности человека в самых разнообразных продуктах не могут обеспечиваться только за счет совершенствования техники земледелия, поэтому возрастает насущная необходимость освоения новых земель, способных покрывать этот дефицит. Совершенствование земледелия, как и освоение целинных земель, возможно только на основе самого широкого развития мелиорации. Особенно большое значение мелиорации имеют для обширной нечерноземной полосы, в которой проживает большая часть населения нашей страны и где сосредоточена основа промышленного производства. 5
Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971 — 1975 годы определено: «Провести осушение сельскохозяйственных угодий в зоне избыточного увлажнения на площади 5 млн. гектаров, в том числе с закрытым дренажем на площади 3 млн. гектаров». Нет никаких сомнений в том, что выполнение этого решения послужит прочной основой общего повышения благосостояния всего советского народа. Технические и экономические возможности решения этой задачи в столь короткие сроки определяются общим ходом развития всего Советского государства. Вместе с тем практическое претворение в жизнь этих решений связано прежде всего с проблемой кадров. Возникает настойчивая необходимость широкого вовлечения молодого пополнения во все отрасли мелиорации, от стадии научных исследований до практических изысканий, проектирования, строительства, эксплуатации и активного участия квалифицированных специалистов в сельскохозяйственном использовании осушаемых земель. Работа мелиоратора на болотах и заболоченных землях так же интересна и увлекательна, как работа геолога, строителя, врача и других специалистов. При этом усилия мелиораторов неизменно оплачиваются щедрым урожаем. В этой книге, рассчитанной главным образом на молодых читателей, любящих родную природу, автор сделал попытку показать лишь некоторые стороны осушения. Осушительные мелиорации радикально преображают столетиями сложившиеся природные условия. Осушение изменяет водный режим почвы. Вслед за удалением избытков воды на осушаемых землях коренным образом меняются воздушный и пищевой режимы почвы, характер и направление всех почвообразовательных, биохимических и физических процес- 6
сов и, как следствие, экологические условия растительного и животного мира. Этот сложный природный процесс интересен для каждого пытливого исследователя. И можно высказать лишь сожаление, что жизнь человека слишком коротка для решения такой сложной задачи в течение одного поколения. Проработав свыше 50 лет в области осушительных мелиорации, автор остался убежденным сторонником этой увлекательной, хотя и трудной отрасли техники.
что такое болото ?
Продвигаясь с севера на юг, среди многообразных ландшафтов мы неизбежно увидим разбросанные щедрой рукой природы сырые места на лугах и пашнях, болота, устланные мягкими коврами изумрудных мхов, буйную водолюбивую растительность по подошвам склонов речных и озерных долин. Они то пятнами вкраплены среди лесов, то занимают огромные площади по водоразделам рек или древних озерных впадин, то вытянуты более или менее широкими лентами на десятки и сотни километров по долинам и поймам рек. Если мысленно разрезать местность вертикальной плоскостью и проследить на полученном разрезе расположение болот и заболоченных земель, нетрудно заметить, что одни из них занимают плоские водоразделы и наиболее повышенные элементы рельефа (их называют водораздельными или верховыми), другие лежат в наиболее низких местах, часто по речным и озерным долинам (они получили название низинных); наконец, третьи расположены как бы на переходах от склонов к низинам, почему их называют переходными болотами (рис. 1). На водораздельных, или верховых болотах, среди белесых мхов встречаются отмирающие cTBOjijbjJJ£gp£3, лишенных живых вершин, или причудливо изогнутые, низкие чахлые карликовые сосенки, едва достигающие 1—2 метров высоты, хотя их возраст нередко превышает полсотни лет. За такое время обычная сосна на сухих песках вырастает до 25—30 метров в высоту и до 40—50 сантиметров в диаметре. 9
Пряный дурманящий запах багульника, жесткие тонкие нити клюквы с густокрасными ягодами по широким мягким моховым кочкам, слаборазвитые стволы немногочисленных сосен, берез и иногда елей, обильно покрытых вычурными узорами седых лишайников, и удивительно томительная тишина — таково первое впечатление, оставляемое сфагновыми верховыми болотами. Особенно печальными выглядят сфагновые болота среди яркой природы южной лесостепи. Русский поэт Ф. И. Тютчев так писал о них: «Здесь, где так вяло свод небесный На землю тощую глядит, Здесь, погрузившись в сон железный, Усталая природ спит. Лишь кой.где бледные березы, Кустарник мелкий, мох седой, Как лихорадочные грезы, Смущают мертвенный покой»*. У сфагновых мхов нет корней. Ничтожные количества зольной пищи и азота растение поглощает поверхностью своих клеток, и, как следствие этого, у них полностью отсутствует проводящая сосудистая система (рис. 2). Как бы взамен у сфагнумов интенсивно развиты вегетативные приспособления, задерживающие быстрый сток воды. Клетки сфагновых мхов не имеют протоплазмы и в сухое время заполнены воздухом. Поэтому они выглядят белесыми или матовыми. В силу своих биологических особенностей растения быстро впитывают даже самые незначительные осадки, дождь или росу. Таким образом, сфагновое болото долгое время насыщено водой. * Здесь и ниже автор приводит цитаты из произведений, список которых помещен в конце книги (см. указатель литературы). Прим. ред. ю
Рис. 1. Ландшафт флювиогляциальных песчаных массивов: 1—флювиогляциальные пески; 2—поверхность грунтовых вод; 3 — низинное болото; 4 — иловатые суглинки; 5 — верховое болото; 6 — моренные глины; 7 — илистые супеси. Рис. 2. Болотная растительность: слева — багульник болотный; справа - белый мох.
Профессор А. Д. Брудастов рассказывал, как он был поражен, когда в 1908 году, будучи еще студентом Петровской сельскохозяйстве иной академии, впервые на Оршинском моховом болоте в Тверской губернии понял роль и значение сфагнового мха в эволюции болот. Представшая картина и осознанное явление природы были настолько сильными, что предопределили для него дальнейший жизненный путь. Из центра верхового болота или, как принято называть, центра сфагновика, точно^из кра- Tejp^iB^^KAH^je^KeroflHO «извергаются» массы сфагновых мхов. Болото растет вверх и в стороны, захватывая всё*Тновь1е и новые площади, покрывая их седым моховым ковром. Растекаясь наподобие вулканической лавы, массы торфяных мхов с течением времени придают поверхности болота куполообразный вид. Вершина купола обычно занимает центр болота. В плане оно имеет форму замкнутых колец (горизонталей) (рис. 3). Е^кегодный прирост сырой массы сфагнума иногда достигает JJb-20 сантиметров. Болото растет доволь- но быстро, и нередко на памяти одного поколения под моховым покровом оказываются погребенными десятки гектаров озер, лесных и луговых угодий. Рис. 3. Строение верхового сфагнового болота: а — разрез; б — план; 1 — верховое болото; 2 — глины. 12
В Кострецком лесничестве бывшего Бежецкого уезда Тверской губернии развитие мохового болота на зарастающем Святом озере сократило его площадь с 339 гектаров до 181, одновременно повысив горизонт воды почти на 4,5 метра. Прирост же сырого торфа в год на сфагновых болотах равен~0,7—3,5 сантиметра однако общий прирост торфа в высоту значительно меньше. Это объясняется механическим уплотнением торфяной массы под воздействием законов тяжести и неполным разложением органического вещества, в результате чего годовой слой прироста мощности сфагнового болота Достигает всего 0,5—0,7 миллиметра^ Таким образом, возраст торфяного болота с мощностью торфа в 2— 5 метров составляет от 4 до 10 тысяч лет. В 1929 году при урегулировании реки Уломки на дне торфяного болота был найден каменный молоток периода каменного века, которому, очевидно, не менее 15 тысяч лет, а в Череповецком районе при постройке осушительного канала на минеральном дне болота найдена окаменелая челюсть мамонта, переданная краеведческому музею. Биохимические свойства торфяных болот в переувлажненном состоянии имеют ряд интересных особенностей. Кислая среда сфагнового торфа задерживает развитие почвенных микробиологических процессов и тем самым предотвращает развитие гнилостных явлений. Это свойство с древних времен люди использовали при строительстве деревянных зданий, прокладывая пазы сфагновым мхом. Известно, что свежее мясо, молоко и другие продукты, помещенные на болоте в сфагновый очес, долго не портятся. На одном из болот Мещеры у станции Пилево около пятидесяти лет назад найден скелет оленя. Огромные рога с размахом почти в 2 метра и череп были целы, но обильно насыщены водой и поэтому очень 13
непрочны. Любопытно, что с высыханием твердость костей восстановилась. При осушении болота в 1769 году в Англии на глубине 1,5 метра обнаружили труп человека в хорошо сохранившихся одежде и обуви, пролежавший там в течение 160 лет. Верховые сфагновые болота используются в народном хозяйстве главным образом в качестве месторождений хорошего топлива. При невысокой зольности C,5—6,5 процента) торф обладает высокой калорийностью (до 4000—5000 калорий). Сфагновые болота разрабатывались для получения торфяного топлива в России с конца XVIII столетия. В первые годы революции верховые сфагновые болота были основным источником получения электроэнергии для молодой Советской республики. Сфагновый мох издавна находит применение в медицине как отличный гигроскопический материал. Из торфа «смоляка» химическая промышленность вырабатывает много ценных продуктов и различных смол. В сельском хозяйстве торф верховых болот с середины прошлого столетия использовался на подстилку в скотных дворах. Крестьяне Архангельской и Вологодской губерний, набивая хлева с осени метровым слоем торфа, за зиму как бы удваивали количество навоза, так как торф полностью поглощает жидкие экскременты. Внося такое удобрение на поля, крестьяне получали на северных бедных подзолистых почвах более 35—38 центнеров ржи с гектара. (ijSTiif^ 14
9i* В обширной нечерноземной зоне нашей страны нигде нет такой богатой и разнообразной растительности, как на заболоченных поймах рек (рис. 4). Во второй половине прошлого столетия влюбленный в русскую природу Д. В. Григорович писал об Окской пойме: «Море душистых цветов и растений разливают в вечернем воздухе свое благоухание. В знойный полдень пестрое цветное море словно зыб- лется и переливается из края в край, хотя ветер не трогает ни одним стебельком... Если вид этих лугов не порадует вашего сердца, если душа ваша не дрогнет, но останется равнодушной, советую вам пощупать тогда вашу душу, не каменная ли она...». Здесь встречается обилие лекарственных трав (рис. 5). Тут и аир, корни которого еще в древние времена использовали для приготовления ароматических Рис. 4. Заболоченные торфяные поймы: f — пойменное болото; 2 — поверхность грунтовых вод; 3 — надморенные пески;, 4 — погребенный торф; 5 — иловатые суглинки; 6 — моренные глины. 15
притираний, а само растение — успокаивающее средство при желудочных заболеваниях; и безвременник осенний, используемый для лечения ревматизма и подагры; и хорошо известная целительница многих болезней— валерьяна; и водяной перец, и девясил высокий, и дягель лекарственный, отвары которого хорошо возбуждают деятельность пищеварения; и горец змеиный — великолепное народное средство при сильных расстройствах желудка и воспалениях кишечника. На таких поймах, в особенности на сырых местах со стоячей или едва проточной грунтовой водой, нередки сплошные ковры трифоли, или вахты трилист- ной, отвары которой в прошлом столетии были единственным народным средством при лечении малярии. е Рис. 5. Лекарственные травы: аир; б—валерьяна; в — водяной перец; г — девясил высокий; д— горец змеиный; е—трифоль, или вахта трилистная. 17
Из ценной злаковой растительности на сырых поймах обычны сплошные заросли канареечника, бекма- нии, мятлика болотного, лисохвоста, тимофеевки, манника и многих других. К ним примешиваются чина, горошек мышиный, вика и разные виды клеверов. У подножий притеррасных склонов и на поймах, где много родников и ключей, где грунтово-напорные воды поднимаются близко к дневной поверхности, а избыточная влажность почвы постоянна, пышно развита водолюбивая древесно-кустарниковая растительность: густые заросли ольхи черной и серой, достигающей местами 20 метров высоты, с подлеском из ивы, калины, нередко с зарослями смородины и малины, тонкоствольными березами, кустарниками дуба. И все это переплетено и перевито прочными тонкими нитями хмеля. Под этим пологом в изобилии растут таволга (лабазник), незабудки, осоки, тростники, вей- ники. Зольность пойменных торфяников, как правило, очень высокая — от 10—12 до 40—50 процентов. Чем богаче весенние полые воды взвешенными и растворенными продуктами смыва и эрозии, а почвы водосбора— зольными элементами пищи растений, чем больше содержат этих элементов грунтовые воды, тем выше зольность пойменных торфяных болот и тем они ценнее для сельского хозяйства. Торфяная залежь пойменных болот, за небольшим и редким исключением, всегда хорошей степени разложения. Постоянство водного питания, обилие зольной пищи, легко минерализуемые после осушения органические массы торфа делают пойменные болота наиболее перспективными и ценными для сельскохозяйственного использования. Поймы — это богатейшая копилка природных богатств, требующая разумного и бережного отношения. 18
В естественном состоянии заболоченные поймы представляют, как правило, бросовые земли, часто совсем не используемые в сельском хозяйстве. Еще в тридцатых годах текущего столетия крестьяне припойменных деревень, расположенных по Дубне, Яхроме, Сеже, Неруссе, Устрому и многим другим рекам, стоя по пояс в воде, выкашивали грубую осоку и вейник, вынося скошенную траву для сушки на суходолы. Берега реки Лух и ее притоков Сезуха, Пуреха в Ивановской области топки и недоступны даже в июле. Трудно и опасно въезжать за сеном на места, вспученные от ключей, сырые и трясинные. Вместе с тем на этих же поймах, но на суходольных островах отлично произрастают дуб, липа, рябина, черемуха, а из трав — клевер, мятлики, лисохвосты и др. После хорошего осушения пойменные земли — это высокопроизводительные кормовые угодья с отличными кормовыми травостоями. Осушив такие болота, сравнительно быстро можно превратить их в первоклассные земли с устойчивыми высокими урожаями самого обширного и разнообразного ассортимента овощей. Особенно хороши на пойменных торфяниках цветная капуста с плотными белоснежными кочанами, сочная с тонким и нежным вкусом редиска, репа, редька, морковь, петрушка, столовая свекла. На заболачивание пойм обычно влияют как естественные, так и искусственные факторы. Большая роль принадлежит происхождению поймы и геолого-гидрогеологическому строению ее речной долины. Сюда же относятся топография водосбора и географическое положение, особенности климата и ряд других обстоятельств. 19
Одна из причин заболачивания пойменных земель — бесхозяйственная деятельность человека. В давние времена на реках строили многочисленные язы, или заколы, для ловли рыбы. Каждый такой яз поднимал горизонт воды в реке на 20—30 сантиметров. При малых падениях рек устройство язов всегда сопровождалось постоянным высоким положением горизонтов воды и, как следствие, усиленным заболачиванием прилегающих пойменных земель. На реке Лух в пределах только одной Ивановской области тысячи гектаров пойменных лугов были безнадежно загублены такими язами. Аналогичные явления отмечались и на других реках. Около каждого яза река постепенно откладывает наносы, поднимает дно, и процесс заболачивания поймы становится постоянным. Установление причин неблагоприятного мелиоративного состояния пойменных земель требует обстоятельного всестороннего изучения условий развития и жизни реки и ее поймы. Довольно обширную самостоятельную группу составляют так называемые лесные болота, встречаемые в лесной зоне центральной России, в Белорусском и Украинском Полесье. Их также много в азиатской части нашей страны. Лесные болота относятся обычно либо к низинному, либо к переходному типу. В первом случае — это сильно заболоченные ольшаники и березняки, во втором— березовые, еловые, сосновые или смешанные леса. В еловых и елово-сосновых лесах признаком пер- лйшЖ 20
вичного заболачивания и.обеднения почвы элементами пищи растений служит появление кукушкина льна. Дальнейшая эволюция приводит к появлению сфагну- мов. Академик В. Н. Сукачев установил ряд переходных стадий от ельников с гипновым моховым покровом с полукустарниками черники, брусники и гонобобля к ельникам сфагновым и от ельников со смешанным растительным покровом, или так называемых травяных ельников, к тем же сфагновым ассоциациям. Низинные болота с мощными ольховыми и березовыми лесами занимают преимущественно притеррасные поймы заболоченных рек нередко на огромных площадях. Драватецкие ольховые болота на Окской пойме занимают площадь свыше 8 тыс. гектаров, а Конское ольховое болото в устье реки Неруссы Брянской области — почти 20 тыс. гектаров. Влажность в таких лесных болотах со временем усиливается из-за увеличения плотности растений. Водное питание лесных болот складывается за счет атмосферных осадков и поступлений грунтовых безнапорных или напорных вод. Конечная стадия развития всех типов лесных болот— это безлесное болото со сфагновым моховым покровом. Каждое болото переживает свое рождение, рост, развитие и постепенное затухание. В равнинных местностях при плохой водопроницаемости почвы выпавшие избыточные осадки долгое время застаиваются на поверхности, что приводит к серьезным нарушениям газообмена между почвой и атмосферой. Это отрицательно отражается на жизни и развитии наиболее развитых и требовательных растений. Лишь весьма немногочисленные представители водолюбивой, или гидрофильной, растительности способны так или иначе развиваться в этих условиях. Однако и они используют для своего существования 21
необходимые элементы зольной пищи лишь из самых верхних горизонтов почвы. К такой растительности относятся многочисленные осоки, хвощи, ситники, тростники и другие. На почвах с хорошей водопроницаемостью избыток влаги проникает в почву и, накапливаясь на поверхности (кровле) ближайшего водоупорного грунта, с течением времени постепенно поднимается до дневной поверхности. Водолюбивая растительность ежегодно отмирает и под слоем воды подвергается неполному разложению. Когда слой неразложившихся растительных остатков на поверхности минеральной почвы достигнет 30—40 сантиметров, любой природный ландшафт переходит в стадию торфяного болота. Просочившиеся атмосферные осадки стекают по кровле водонепроницаемого слоя в сторону уклона пласта. Размеры области накопления просочившейся воды определяют ее абсолютные запасы. Например, девонские и силурийские глины, выходящие близко к дневной поверхности в северо-западных областях СССР, обусловливают формирование в этой зоне огромнейших запасов грунтовых и грунтово-напорных вод. Стекая по наклону кровли этих глин к югу, они образуют огромный бассейн артезианских напорных самоизливающихся грунтовых вод в Брянской, Харьковской и других областях. При благоприятных геологических условиях грунтовые и грунтово-напорные воды выходят в виде родников и ключей на поверхность. В таких случаях эти водоисточники — одна из распространенных первопричин образования низинных или ключевых болот (рис. 6). Во многих местах Смоленской и Брянской областей выходы грунтово-напорных вод на поверхность обусловили развитие обширных притеррасных болот по долинам таких рек, как Десна, Нерусса, Ипуть, Остёр, Ревна. Обширные площади ключевых болот с выра- 22
Рис. 6. Заболачивание поймы ключевыми (грунтовыми) водами: t —притеррасное болото; 2 — поверхность грунтовых вод; 3 — низинное прирусловое болото; 4 — иловатые озерные суглинки. женным грунтово-напорным водным питанием расположены вдоль притеррасных склонов Яхромы, Дубны, Рузы и других рек Московской области, рек Соти, Нерли в Ярославской области. Располагая большими площадями накопления, грунтово-напорные воды обычно отличаются значительным постоянством дебита и химического состава, чем обусловливаются благоприятные условия развития в местах выхода их на поверхность водолюбивой растительности. Ключевые болота, возникшие в местах выхода грунтово-напорных вод, имеют мощную торфяную залежь, нередко достигающую 7—8 метров и больше. Подобную мощность торфа можно, например, встретить в пойме реки Устром Ельнинского района Смоленской области в районе селений Марьино и Ивановское. Древесно-осоковый торф ключевых болот обычно черного цвета, хорошо разложившийся и после осу- 23
Шёния довольно быстро обращается в отличные огородные земли. Одной из отличительных особенностей ключевых болот или ключевых топей является накопление в них обильных железистых отложений в виде болотной охры. Поверхность болотной воды в таких случаях бывает покрыта как бы пленкой керосина, а в ее толще и на дне плавают во взвешенном состоянии ржаво-бурые хлопья железа. Все виды мелиоративных сооружений на болотах, богатых железом, быстро заполняются его отложениями. В дренажных трубах осадок с течением времени затвердевает, и дренаж перестает действовать. ♦ Наиболее обширные заболоченные поймы по заболоченным рекам образовались путем зарастания древних послеледниковых озер. Сюда относятся огромные площади пойменных болот в Ивановской области в бассейне Луха и его многочисленных притоков (торфяные болота Мугреевское, Марково-Сборное и др.)г по заболоченным руслам рек Сежи, Устрому, Остеру в Смоленской области, по реке Ветлуге в Горьковской области. Писатель прошлого века П. И. Мельников-Печер- ский дал яркую, хотя и несколько мрачную картину обширных Ветлужских болот: «Вот на несколько верст протянулся мхом поросший кочкарник. Саженными пластами покрывает он глубокую, чуть не бездонную топь. Это «мшава», иначе моховое болото. Поросло оно мелким, чахлым лесом, нога грузнет в мягком зыбуне, усеянном багуном, звездоплавкой, мозгущей, лютиком и белоусом. От тяжести идущего человека зыбун ходуном ходит, и вдруг иногда в двух-трех шагах фонтаном брызнет вода через едва заметную для глаза продушину. Тут ходить опасно, разом попадешь в болотную пучину и пропадешь не за денежку... Бежать от страшного места, бежать скорей, без оглядки, если не хочешь верной погибели... Чуть только путник не поберегся, чуть только 24
по незнанию, аль из удальства шагнул вперед пять, десять шагов, ноги его начнет затягивать в жидкую трясину, и если не удастся ему поспешно и осторожно выбраться назад, он погиб... Бежать по трясине — тоже беда... Вот светится маленькая полынья на грязно-зеленой трясине. Что-то вроде колодца. Вода с берегами вровень. Это «окно»». Беда оступиться в это окно — там бездонная пропасть. Не в пример опасней окон «вадья» — тоже открытая круглая полынья, но не в один десяток сажен ширины. Ее берега из топкого торфяного слоя, едва прикрывающего воду. Кто ступит на эту обманчивую почву, нет тому спасенья. Вадья как раз засосет его в бездну. Но страшней всего «чаруса». Окно, вадью издали можно заметить и обойти — чаруса неприметна... Изумрудная чаруса, с ее красивыми благоухающими цветами, с ее сочной, свежей зеленью— тонкий ковер, раскинутый по поверхности бездонного озера. По этому ковру даже легконогий заяц не сигает, тоненький быстрый на бегу горностай не пробежит. Из живой твари только и прыгают по ней длинноносые голенастые кулики, ловя мошек и других толкунов, что во всякую пору и днем и ночью роями вьются над лесными болотами...» По К. Г. Паустовскому, «мшары», или «омшары»,— заросшие в течение тысячелетий озера, занимающие в Мещере 300 тыс. гектаров. «Когда стоишь среди такого болота, то по горизонту ясно виден бывший высокий берег озера — «материк»— с его густым сосновым бором. Кое-где на мшарах видны песчаные бугры, поросшие сосняком и папоротником,— бывшие острова. Местные жители до сих пор так и зовут эти бугры «островами». На островах ночуют лоси...». Идти по мшарам очень трудно. Они заросли сфагнумом, брусникой, гонобоблем, кукушкиным льном. Нога тонет в зеленых и серых мхах по самое колено. За 2 часа автор смог пройти по мшарам всего 2 километра. Образование и развитие болот за счет зарастания озера можно проследить на примере озера Неро в Ростовском районе Ярославской области. Возникновение его явилось следствием древних тектонических явлений. В последующие геологические эпохи эта огромная депрессия была сглажена многочисленными 25
ледниками и выровнена послеледниковыми потоками. После отступления ледников водосбор котловины был покрыт еловыми лесами, на что указывает пыльца ели, встречаемая в самых глубоких слоях озерных отложений. В верхних слоях встречается пыльца сосны, березы и некоторых других лиственных пород. Смена растительности была связана с постепенным потеплением климата. По сохранившимся остаткам растительного и животного мира в различных слоях озерных отложений можно предположить, что в истории развития озера Неро было два периода со значительным потеплением климата и три периода с влажным климатом. Продолжительность их измерялась, по-видимому, несколькими тысячелетиями. Постепенное обмеление озерной чаши, связанное с накоплениями илистых отложений, привело к значительному подъему дна. Если в начальный период существования озера в толще воды обитали лишь сине- зеленые водоросли да корненожки, ракообразные, моллюски и другие мельчайшие представители животного мира, то с течением времени с повышением дна в озере поселились многие виды высшей растительности. Поднявшееся дно озера не только уменьшило его глубину, но (что самое важное) значительно изменило тепловой и пищевой режимы толщи воды. Вода стала быстрее прогреваться, концентрация солей увеличилась, и пищи для растений и животных стало несравненно больше. Наступление на озеро растительных сообществ началось от берегов и постепенно продвигалось к центру. Остатки ежегодно гибнувших различных живых существ и водной растительности, опускаясь на дно, регулярно повышали его и уменьшали глубину озера. Если построить поперечный профиль от суходола к центру озера, то на таком профиле нетрудно заметить смену различных растительных группировок. Бли- 26
же к суходолу располагаются сообщества щучки или луговика дернистого, образующего на поверхности лугов огромнейшее количество кочек. Прибрежная полоса покрыта густыми зарослями тростника обыкновенного (рис. 7), к которому примешиваются камыш и сусак зонтичный. Постепенно, по мере удаления от берега, на дне озера появляются сплошные заросли телореза, а над водой стеной стоит рогоз и стрелолист. За ними почти сплошные поля желтой кубышки и различных рдестов, образующих громадные подводные луга. Рогоз, тростник, камыш, сусак, кубышка, стрелолист, телорез и ряска, ежегодно отмирая, дают до 150 тонн (растительных остатков на 1 гектар. Наступление растительности на озеро и процесс его обмеления становятся особенно энергичными после вырубки лесов in распашки прилегающих к озеру склонов. Ускоряющийся процесс зарастания озера и неизбежно сопутствующее этому накопление илистых отложений завершаются зарастанием всей водной поверхности травяной растительностью. С этого времени наступает полное отмирание озера. Жидкий и непрочный плавающий торфяной ковер постепенно уплотняется. Быстро завершается процесс подъема И ВЫравни- Рис. 7. Тростник обыкновенный. 27
йания дна. Сомкнувшийся ковер сплавин губит весь животный мир озера, и оно переходит в стадию обычного торфяного болота. На его поверхности вместо злаков и осок поселяются мхи с сосной и мелкой березой, сменяемые затем менее прихотливыми белыми сфагновыми мхами. С их появлением ничто больше не напоминает о том, что когда-то здесь было озеро. Оно окончательно умерло, »и бледный покров сфагнового болота является его печальным памятником. До некоторой поры, пока не вмешается человек, под ним будут покоиться огромные богатства, накопленные в течение десятков тысячелетий в виде погребенного озерного ила—сапропеля. В такой примерно последовательности несколько тысячелетий назад закончило свое существование Бе- рендеевское озеро, образовавшее невдалеке от Ярославской железной дороги огромное Берендеевское болото 11—12 километров длиной и 4—5 километров шириной, нашедшее поэтическое отражение в сказке А. Н. Островского, очерках М. М. Пришвина, музыке И. А. Римского-Корсакова и чудесных картинах.В. А. Васнецова. Такова же судьба огромного Ивановского болота, возникшего на заросшем Ивановском озере под Переславлем в Ярославской области, и болота Сахтыш в Ивановской области. * Образование болот на плоских водоразделах связано с постепенным многовековым расходованием природных запасов зольной и азотной пищи растений путем поверхностного их смыва в низины и вмыва с инфильтрующейся водой атмосферных осадков в более глубокие слои почвогрунтов. С течением времени, в результате израсходования зольной пищи постепенно образуется сфагново-пуши- цевое болото. Дальнейшая эволюция болота прохо- 28
болота с преобладанием осоково-пушицевых растительных ассоциаций встречаются различные переходные формы от сфаг- нумов с карликовой сосной до сфагново-гипнового болота с крупным еловым лесом. Основная роль в смене растительных видов принадлежит сфагновым мхам, появление которых сопровождается катастрофической гибелью древесной растительности. Охватывая кольцом прикорневую шейку дерева, сфагнум прекращает поступление воздуха и пищи, и дерево неизбежно гибнет. С жизнедеятельностью этих мхов связано наличие в торфяных толщах погребенных древесных остатков. На земном шаре насчитывается до 340 видов сфагновых мхов, а на болотах СССР — их до 40 видов. Рост сфагновых болот зависит от атмосферных осадков и климата. С наступлением длительных периодов засух рост сфагнового болота замедляется и может полностью прекратиться. Господствовавший анаэробный процесс (без доступа воздуха) в этот период заменяется аэробным, сопровождающимся активной минерализацией. На смену сфагнумам приходят пушица, вереск, осоки, гипновые мхи с образованием хорошо разложившихся торфов черного цвета. Наступившие затем после периода потепления нормальные для данной местности климатические условия восстанавливают интенсивное нарастание сфагновика, причем более разложившийся слой оказывается погребенным; он называется пограничным горизонтом. В мелиоративном отношении пограничный горизонт представля- 29
ет существенный интерес, так как он, обладая ничтожной фильтрацией, нередко служит первым прочным во- доупрром, на котором скапливаются значительные количества воды. Обычно мощность пограничного горизонта не превышает 20—30 сантиметров. Располагается он на глубине 1,5 метра и больше от поверхности. Возникшее в любых условиях болото не остается неизменным. Оно живет и развивается, на нем происходит непрерывная смена растительных сообществ. Одни представители растительного мира отмирают, и на смену им приходят другие, как правило, менее требовательные к элементам зольной пищи. Осоковая растительность уступает место различным мхам, пушице, вереску. Ивовые, ольховые и дубовые кустарники исчезают и замещаются хвойными лесами с преобладанием зеленых гипновых мхов и некоторых сфагновых. С появлением последних завершается стадия так называемого низинного болота, и в его жизни наступает переходный период с безграничным господством сфагновых мхов. Однако и в этой фазе болотные растительные сообщества не остаются постоянными. Смена растительных ассоциаций продолжается с выраженной закономерностью. Основными причинами эволюции болота являются непрерывные изменения водного, газового, теплового и питательного режимов. Водный режим болота и заболоченных минеральных почв зависит от количества поступающей воды и ее расхода на сток и испарение, объем которых определяется типом и режимом водного питания. В силу огромной шероховатости болота поверхностный и внутренний стоки протекают чрезвычайно медленно, и размеры их при отсутствии ключевого питания, как правило, существенной роли в водном балансе не играют. 30
На величину испарения оказывают влияние естественные и искусственные факторы, основную роль из которых играют атмосферные условия. Чем суше воздух над поверхностью болота, тем активнее протекает процесс испарения. При увеличении влажности торфяной почвы весной и летом испарение с ее поверхности возрастает, и при избытке влаги торф расходует воды больше, чем свободная водная поверхность. Наличие культурной растительности усиливает это явление и увеличивает его абсолютные размеры. Вода в торфяной почве находится в различном состоянии, и далеко не все ее виды доступны растительности. Растения усваивают лишь влагу, превышающую гигроскопичность. Гигроскопичностью почвы называют ее способность поглощать и удерживать парообразную воду из воздуха. Этот вид почвенной влажности не передвигается под действием силы тяжести: такая вода может мигрировать только в парообразном состоянии. Гигроскопичность торфа зависит от его ботанического состава, зольности и степени разложения, Это свойство позволяет широко использовать торф в качестве подстилочного материала на животноводческих фермах. Постепенное накопление торфа сопровождается изменениями теплового режима. При плохой теплопроводности толща торфяной залежи слабо прогревается, и тепло проникает на незначительную глубину. В самый теплый период вегетации (июль — август) поверхность незащищенной торфяной почвы нагревается в полдень до 45—50 градусов Цельсия, на глубине 20—25 сантиметров от поверхности температура не поднимается выше 14—15 градусов, а на глубине 50 сантиметров она едва достигает 8—10 градусов. Такое состояние теплового режима отрицательно отражается на жизнедеятельности почвенной микрофлоры, нижний минимум развития которой 18—20 градусов. 31
Вследствие плохой теплопроводности торфяные болота промерзают медленно и на небольшую глубину. После осушения глубина промерзания торфяников увеличивается, а весной при оттаивании мерзлота на болотах в центральных областях европейской части СССР нередко исчезает лишь во второй половине июня. Чем суше торф, тем хуже его теплопроводность; поэтому на осушаемых болотах ночные заморозки и утренники наблюдаются особенно часто. На низинных болотах Московской, Ярославской, Владимирской, Рязанской областей заморозки могут быть в любой летний месяц. Очевидно, что в таких условиях успешно могут развиваться далеко не все культурные сельскохозяйственные растения. Это обстоятельство необходимо учитывать при сельскохозяйственном использовании осушаемых болот. Тепловой режим торфяной почвы задерживает жизнедеятельность почвенной микрофлоры — бактерий и грибков. Минерализация органического материала торфа активно протекает только в верхних слоях почвы. Остальная масса торфа очень мало подвергается процессам разложения. Раскопки пойменного осоково-древесного низинного торфа в 1956 году на Яхромской опытной станции Московской области показали, что даже там, где в 1918—1920 годах был заложен жердевой дренаж, торфяная залежь за 36 лет осталась почти не тронутой разложением. Водный режим болота по мере накопления торфа также значительно изменяется. Торф обладает значительной способностью удерживать влагу в очень больших количествах, то есть чрезвычайно влагоемок. По мере разложения его влагоемкость заметно снижается из-за того, что содержание органического вещества в хорошо разложившихся торфах относительно уменьшается, а способность к значительному удержанию влаги присуща именно этому веществу. 32
На любом болоте совершается непрерывный переход одних растительных группировок или ассоциаций в другие. Поэтому так называемых переходных болот, о которых нередко упоминается в литературе, в строгом смысле не существует. Однако в практике понятие переходного болота относят к тем случаям, когда водолюбивая травяная растительность низинного болота устойчиво уступает место сфагновым ассоциациям. Иногда промежуточный фазой служит лес с ковром гипновых мхов. В состав торфа переходного болота входят растения-торфообразователи как низинных, так и верховых болот. Зольность и степень разложения торфа переходных болот определяются главным образом природой их образования и складывающимся водным режимом. *?» Для оптимального развития культурных сельскохозяйственных растений необходимы достаточные запасы в почве воды, зольной и азотной пищи, благоприятные условия своевременного газообмена почвы и воздуха, тепла в надземной части и зоне корнеобитания. Недостаток каждого из этих факторов всегда отрицательно отражается на жизни и развитии растений, а следовательно, и на урожае. Для растений вреден как избыток, так и недостаток почвенной влаги. Избыток влаги приводит к развитию болот. Однако не только в этом проявляются неблагоприятные последствия избыточной влажности. На одних почвах осадки, как бы обильны они ни были, быстро просачиваются и уходят в почву, пополняя грунтовые воды. Вместе с просачивающейся дождевой или талой водой из активного слоя на таких почвах вымываются элементы зольной и азотной пищи. На других почвах даже сравнительно небольшие осадки застаиваются на поверхности и очень медленно просачиваются вглубь. зз
Летом на них после каждого дождя образуется непроницаемая корка, плотно закрывающая доступ атмосферного воздуха и воды в глубокие слои почвы, что нарушает газообмен между почвенной средой и атмосферой, угнетает жизнедеятельность почвенной микрофлоры. Избыточная влажность почв может быть временной или постоянной. Временная влажность свойственна обычно почвам тяжелого механического состава и наблюдается весной после снеготаяния. Это явление препятствует своевременному выполнению весенних полевых работ, вызывает вынужденные простои машинной сельскохозяйственной техники, отрицательно отражается на качестве обработки почвы и значительно ухудшает условия сева. Особенно губительна временная избыточная влажность на тяжелых почвах для пропашных культур и картофеля. Подтопление или временное затопление плантаций картофеля на одни сутки снижает его урожай на 25—30 процентов, а при затоплении свыше трех суток нередко гибнет весь урожай. Избыточная влажность почв в осенне-зимний период приводит к развитию вымочек и выпреваний посевов озимых культур. Одновременно она подавляет и губит почвенную микрофлору, что снижает урожай в следующем году. Постоянная избыточная влажность присуща почвам более легкого механического состава, занимающим плоские равнины со сравнительно неглубоко залегающими водоупорными горными породами. Такой характер влажности обусловливается здесь избытком атмосферных осадков, просачивающихся в почву и накапливающихся на ближайшем к поверхности водонепроницаемом грунтовом слое. Пространственное расположение избыточной почвенной влажности определяется топографическим строением кровли водоупорной горной породы. Нередко это объясняется таким гидрогеологическим 34
строением территории, когда сравнительно небольшая толща глин или суглинков подстилается песчаным грунтом, постоянно насыщенным водой, находящейся в этом случае под некоторым гидростатическим напором. Общая площадь избыточно увлажненной пашни в СССР составляет примерно 17,5 млн. гектаров. Страна ежегодно могла бы получать с такой площади огромное количество дополнительной сельскохозяйственной продукции. По оценке в закупочных ценах это составляло бы более одного млрд. рублей. Избыточную влажность почв определяют по следующим внешним признакам: на полях растет влаголюбивая растительность (рис. 8): различные осоки, хвощи, вейники, тростник, щавелек, щучка, едкий лютик, таволга, или лабазник, пушица, мхи гипновые; красный клевер растет плохо; на полях, засеянных этой культурой, много плешин; в каналах и ручьях вода ржавого цвета или буро- красная с радужным налетом; в пахотном горизонте встречается подзол и активно идет процесс оглеения; уровень почвенно-грунтовых вод стоит высоко и близко от дневной поверхности в течение всего года; в дождливое время вода долго стоит на поверхности; древесные насаждения покрыты лишайниками, а годовой прирост древесины незначителен; многие овощные культуры поражены различными грибковыми заболеваниями, что приводит к большим отходам во время зимнего хранения продуктов. То или иное постоянство избыточной влажности органически связано с рельефом местности. На плоских водоразделах и возвышенностях запасы расходуются на сток и испарение, а при благоприятном 35
Рис. 8. Влаголюбивая растительность: а — хвощ болотный; б — вейник; в — пушица; г — гипновый мох.
геологическом строении — также и на просачивание или инфильтрацию; при водонепроницаемых почво- грунтах (глины, тяжелые суглинки, верховые болота) и равнинном рельефе вода застаивается на поверхности почвы длительное время. На склонах запасы поверхностных вод незначительны ввиду наличия условий для стока, однако при распространенном гидрогеологическом строении местности нередко близко к дневной поверхности склонов залегают водоноаные горные породы, обеспечивающие определенное постоянство увлажнения. Наибольшим постоянством избыточной влажности отличаются нижние трети склонов, плоские низины и различные депрессии. Эти элементы ландшафтов нечерноземной полосы наиболее обводнены почвенно- грунтовыми и поверхностными (склоновыми или речными) водами, которые нередко способствуют развитию вредной заболоченности почв. Оценивать наличие избытка почвенной влажности сельскохозяйственных угодий следует не в засуху или засушливые периоды вегетации, а в годы и периоды, наиболее обильные по осадкам. Только в этом случае можно избежать ошибки в оценке состояния водного режима избыточно увлажненной территории. В сухие периоды свободных избыточных вод в активном слое почвы обычно не бывает, или их очень мало. Грунтовые воды в такие периоды опускаются настолько низко, что нередко даже капиллярная влага не достигает зоны наибольшего размещения корней. *?» Что же называется болотом? До середины XVIII века не было сколько-нибудь обоснованного определения понятия болота, хотя термин этот довольно часто упоминается в различных государственных актах и грамотах Московского государства. Лишь во второй по- 37
ловине XVIII столетия в литературе отмечаются попытки дать определение этому явлению. Первое такое определение, правда, несколько условное, сделано И. Г. Леманом, который считал болотом «худую землю, когда находятся под ней многие ключи, отчего она делается мокрою, а часто и совсем болотистою, почему особливо называется кислою землею» (Труды Вольного экономического общества, 1765). Более обстоятельное определение понятия болота дал инженер Г. Энгельман в 1810 году. По его мнению, «Болото есть таковой грунт, где вода хотя не всегда стоит наверху, однако ж так разжижает землю и напитывает ее, что нельзя там найти никакого крепкого места и легко можно погрязнуть, и который при том большей частью зарастает тростником или также кое-где жестким ситником, болотистыми растениями или грубыми породами мхов; а иногда находятся также по болоту некоторые возвышенные места и произрастают свойственные им березы, ивы, или также в небольшом количестве ольхи». Г. Энгельман выделял отдельные типы болот, связывая образование их с условиями водного питания. Попытку дать определение в более широком аспекте сделал профессор П. Введенский в 1861 году на лекциях, которые он читал студентам Института инженеров путей сообщения. Введенский предложил классифицировать болота в зависимости от времени образования и болотной растительности. По признакам хозяйственной ценности он выделял «хорошие и худые болота». Казалось бы, болотом можно назвать любой природный ландшафт, на котором наблюдается избыток почвенной влаги и произрастает влаголюбивая растительность. Однако такое определение не раскрывает органической связи между биохимическими почвообразовательными процессами, накоплением сырого материала торфа и огромными запасами воды, скапли- 38
Рис. 9. Заболоченные земли Эстонской ССР. Рис. 10. Эти же земли после осушения и освоения,
вающейся с течением времени на болотах. Если бы все дело заключалось только в наличии избытков воды, то прежде всего следовало бы ожидать некоторой стабильности запасов воды на болотах. Между тем большинство рек как раз начинается на болотах, они берут здесь свое начало, а крупные площади болот в их верховьях служат регулирующим фактором речного стока. В. Р. Вильяме, исходя из учения о почвообразовательных процессах, называл болотом такие природные угодья, на которых совершается процесс накопления торфа в результате обеднения почвы элементами зольной пищи растений. В таком определении, как это нетрудно заметить, за основу образования болота принят биологический процесс концентрации в почвенных растворах элементов пищи растений. На Всесоюзной конференции по болотному кадастру, состоявшейся в 1934 году, болотом было принято называть избыточно увлажненную территорию, покрытую слоем торфа глубиной в неосушенном состоянии от 30 сантиметров и больше, а в осушенном не менее 20 сантиметров. Все прочие избыточно увлажненные территории, но лишенные отложений торфа или имеющие его меньше 30 сантиметров, принято считать заболоченными минеральными землями. Это понятие в известном отношении похоже на определение немецкого ученого ботаника Бременской болотной опытной станции доктора С. Вебера, который называл болотом залежи, состоящие из бедных (золей) гумусовых пород, находящихся на поверхности земли и занимающих значительные по размерам площади. Слой гумуса должен достигать после осушки по крайней мере 20 сантиметров толщины и не содержать заметных количеств минеральных примесей. Торфяное болото это богатая природная копилка солнечной энергии, накопленной тысячелетиями в форме отмерших полуразложившихся растительных остат- 40
ков — торфа. Й, как любое природное богатство, оно требует прежде всего внимательного изучения и бережного расходования. Израсходовать накопленное богатство всегда значительно проще, чем его создать, тем более такое, как торф, накопление которого в природе происходит тысячелетиями. М. М. Пришвин писал: «...Болото, со всеми огромными запасами горючего торфа, есть кладовая солнца... Горячее солнце было матерью каждой травинки, каждого цветочка, каждого болотного кустика и ягодки. Всем им солнце отдавало свое тепло, и они, умирая, разлагаясь, в удобрении передавали его, как наследство, другим растениям, кустикам, ягодкам, цветам и травинкам. Но в болотах вода не дает родителям-растениям передавать свое добро детям. Тысячи лет это добро под водой сохраняется, болото становится кладовой солнца, и потом вся эта кладовая солнца, как торф, достается человеку в наследство». Научные основы болотоведения были у нас в стране разработаны трудами академиков В. Н. Сукачева, В. Р. Вильямса и других ученых.
значение болот
Многие сотни миллионов лет назад, когда на земле господствовал влажный тропический климат, громадные площади болот покрывали значительную часть поверхности земного шара. Современный человек не сразу может представить, что в нынешнем Заполярье (например, в Воркуте) некогда господствовал влажный тропический климат, а громадные площади тундры были покрыты болотами, дошедшими до наших дней в виде жирных каменных углей, не только дающих отличное топливо, но и служащих сырьем для многих отраслей химической промышленности. Процесс угленакопления, начавшийся в более или менее значительных размерах в верхнем девоне, протекал, по-видимому, непрерывно во все периоды жизни Земли. Многие бурые угли образовались также из торфа тропических болот, но в более поздние стадии отдельных геологических периодов. Превращение исходного материала — торфа в каменные угли происходило при участии микроорганизмов и воды в условиях высоких температур в последующие геологические периоды. В современный четвертичный геологический период, как о том свидетельствуют археологические раскопки, человек селился по берегам рек и болот, используя их как естественную защиту от нападений диких зверей. Такие поселения археологи относят к периоду палеолита. С ростом населения и возникновением крупных населенных пунктов болота приобретали большое обо- 43
ронное значение как трудно преодолимые естественные преграды для конных войск. Население Западной Европы в начале средних веков пользовалось торфом как топливом, а с IX—XI веков в Нидерландах и Фландрии болота стали осушать и использовать в сельскохозяйственных целях. К временам Юлия Цезаря относятся первые крупные осушительные работы на Понтийских болотах, с осушением которых Цезарь связывал идею постройки новой гавани для Рима. Несколько столетий назад Великая Русская равнина была слабо заселена славянскими племенами. В VI веке этот обширный край отличался обилием лесов и множеством болот или «опасных мест». Древнейшие русские города (Новгород, Псков, Ростов Великий, Старая Рязань) располагались среди заболоченных пойм и низинных болот, окруженных, в свою очередь, огромными массивами совершенно недоступных по тому времени верховых болот (Змейское, Тесово-Не- тыльское болота под Новгородом и другие). На том месте, где расположен современный московский Кремль, в X—XI веках был непроходимый сосновый бор, посреди которого находился «остров тёмен и непроходим зело, в нем же бе болото велико и топко и посреди того болота островец мал»*. Вершина Кремлевского холма поднималась над уровнем реки Москвы на 34,2 метра. Под стенами Кремля ее левый берег представлял собой непроходимое весной и осенью топкое болото. Кремлевский холм был окружен в ту пору со всех сторон лесами среди обширных заливных лугов, занимавших современные Метростроевскую улицу и площадь Ногина. Со стороны правого берега реки Москвы холм был под защитой большого притеррасного болота, на котором в течение многих последую- * М. Н. Тихомиров. Древняя Москва. Изд. МГУ, 1957. 44
щих столетий совершались публичные казни (Болотная площадь) и где во второй половине XVII! века был казнен Пугачев. Громадные по размерам болота позади Кремля, связанные с выходом грунтовых вод по нижнему течению реки Неглинной, занимали современную Манежную площадь. Значительная часть этих болот была осушена во времена Jj^ajia_lY_JM^_постройки Опричного двора, "который находился на Алёсте^7ле>кду современными проспектом Калинина и улицей Герцена, переулком Грановского и Манежной площадью. Вся площадь Опричного двора ввиду сырости была засыпана белым песком «на локоть в вышину». Река Неглинная, огибая современную площадь Свердлова близ нынешнего Метрополя, была запружена плотиной у Воскресенского моста Китай-города. Эта плотина образовывала несколько прудов, на которых работали царские мельницы. Громадные мелководья там, где теперь стоят Малый театр и Центральный универмаг, превращали это пространство в обширное болото, существовавшее еще в XVIII веке. В 1792 году от Боровицкого до Воскресенского мостов на реке Неглинной были спущены два пруда с большим плесом у Троицких ворот. Тогда же была ликвидирована здесь и царская мельница. Несколько раньше, в 1771 году последовало распоряжение об упразднении всех мельниц на Неглинной от Троицких ворот до ее устья. Выше по Неглинной до Самотечной площади продолжали оставаться до второй половины XIX века два огромных пруда, верхний и нижний*. В течение XIX века одновременно с постройкой Большого театра и других зданий были проведены большие работы по выравниванию площади, осушению и засыпке болот. * По трассе первой очереди Московского метрополитена, ОГИЗ, 1936. 45
На территории современной Москвы болотами была занята долина реки, протекавшей от Пушкинской площади вдоль Тверского, Никитского и Гоголевского бульваров, нижняя часть которой была особенно сильно заболочена. До середины прошлого столетия сохранялись большие болота (носившие тогда название «Каланча») на современной Комсомольской площади, откуда она до своего переименования называлась Каланчевской. У Каланчевского болота в середине XVIII столетия был устроен артиллерийский «полевой двор», где хранились пороховые запасы и производилось артиллерийское учение. Эти болота были осушены в связи с постройкой железных дорог. Очень много было болот по долине реки Пресни, начинавшейся от водораздела на Пушкинской площади. В 1683 году в этой долине были выкопаны пруды, часть из которых сохранилась до нашего времени (пруды Зоологического сада, Патриаршие, или Пионерские). По болотистым берегам Пресни во времена Польско-Литовской интервенции проходили военные рубежи, и на левом берегу реки располагалась ставка московского царя. С течением времени рост населения и одновременное уплотнение городской застройки с общим расширением территории города неизбежно приводили к полной ликвидации болот и заболоченных мест сначала внутри Бульварного кольца, затем внутри Садового, а после Октябрьской революции — в пределах Московской окружной железной дороги и, наконец, до границ кольцевой автомобильной дороги. Большое оборонное значение болот, окружавших русские города древней Руси, несомненно. Известно, что объединенное войско князей Владимира Всеволодовича и Давида Муромского в 1213 году вынуждено было остановиться за заболоченной поймой реки 46
Йкши, так как конница оказалась не в состоянии пред* долеть этот природный рубеж, что спасло тогда Ростов Великий от разграбления и пожаров. Наконец, болота служили естественными урочищами при установлении государственных границ между Россией, Польшей и Швецией. В СССР сосредоточено более 60 процентов миро- вых^ресурсов торфа. Общая площадь учтенных тор- фяных болот составляет в наШе^~1ГфШе~~около 00 миллионов гектаров. Торф верховых болот используется как топливо в химической промышленности, в строительстве, главным образом в качестве теплоизоляционного^ материала, в сельском хозяйстве на подстилку в животноводческих фермах, в медицине и ряде других отраслей народного хозяйства. Современная химическая промышленность получает из торфяного дегтя жидкое моторное топливо (бензин, лигроин и другие), различный воск, фенол, пек, применяемые в производстве лаков, пластических масс, в полиграфической, кожевенной промышленности. Фракции торфяного дегтя, кипящие при 225—300 градусах, используют для получения антисептиков, применяемых в животноводстве и для борьбы с вредителями растений, а фракции, кипящие при еще большей температуре,— как антисептики для консервации древесины. При перегонке дегтя получают аммиак, уксусную кислоту, газ, кокс, нашедшие применение в металлургии. Путем соответ- 47
/ ствующей обработки из торфа получают спирт, для производства которого наиболее пригодны сфагновые торфа слабой степени разложения. Широкое развитие в нашей стране за последние два десятилетия получило использование болот для добычи торфа на удобрение. Среди органических удобрений торфу в СССР принадлежит второе, а в БССР первое место. Торф на удобрение заготовляют в виде торфяной крошки (фрезерный торф) с влажностью не более 60—65 процентов и применяют преимущественно на подзолистых почвах. Органическое вещество торфа, внесенное в почву, принимает участие в формировании гумуса, чем способствует улучшению физических свойств почвы и повышению урожайности. На удобрение в чистом виде пригоден лишь высокозольный (не менее 12—15 процентов), хорошо разложившийся торф низинных болот со степенью разложения от 40 процентов и выше, богатый кальцием и фосфором. Но не всегда и не всякий торф приносит ожидаемый хозяйственный эффект. Для получения экономического эффекта необходимо хорошее знание химических свойств самого торфа и удобряемых им почв. Вместе с этим использование верховых слабораз- ложившихся и очень влагоемких сфагновых торфов на подстилку в животноводческих фермах позволяет полностью утилизировать экскременты и делает такую торфяную подстилку намного ценнее соломенной. В настоящее время торф используют преимущественно для приготовления ценных органо-минераль- ных удобрений и торфяных компостов, выпускаемых промышленными предприятиями Ленинградской, Калининской, Владимирской и других областей. Такие удобрения и компосты — прекрасное средство для окультуривания смежных с болотами минеральных почв. 48
7 декабря 1970 года решением Совета Министров СССР установлен определенный порядок в торфяном хозяйстве страны. Использование торфяных месторождений для сельского хозяйства должно быть только комплексным, а использование торфа на топливо должно носить затухающий характер, определяемый в каждом конкретном случае местными условиями^ *? Особенно велико значение болот и заболоченных минеральных земель для развития земледелия и расширения посевных площадей. Выгодность использования осушаемых болот в сельском хозяйстве в нашей стране известна свыше 200 лет. Еще в 1775—1779 годах под Петербургом было осушено Рябовское болото по реке Охте площадью около 850 гектаров. Для осушения были прорыты «поперечные канавы на каждые 80 сажен в 2 аршина ширины каждая», а через год еще «через каждые 20 сажен малые канавы», после чего болото было распахано, и урожай ржи с него превзошел всякие ожидания. Однако осушение, несмотря на осознанную необходимость этого мероприятия многими передовыми людьми прошлого столетия, вплоть до Октябрьской революции проводилось в ничтожных размерах. Мелиорации развивались от случая к случаю. Во время засух или дождливых лет, когда в стране были неурожайные годы, интерес к мелиорациям неизменно повышался. Но проходили такие годы, и все оставалось по-прежнему. Одной из главных причин такого отношения был огромный земельный фонд России при небольшой (по стравнению с Западной Европой) плотности населения страны. 49
Комиссией по генеральному межеванию, созданной в 1765 году, были выявлены многие болота, не имеющие никакого юридического хозяина. Например, в Клинском уезде Московской губернии было обнаружено моховое болото площадью 843 десятины (921 гектар), которым никто не владел. На предложение смежным землевладельцам приобрести это болото охотников не нашлось. Комиссия по генеральному межеванию предложила отдать кому-либо найденное болото на два года в аренду и одновременно опубликовать в печати о его продаже. При этом указывалось, что если и это предложение не будет иметь успеха, тогда искать через печать, не пожелает ли кто взять болото в вечное владение, с тем «токмо обстоятельством, чтобы в несколько лет совсем его обсушить и сделать способным к хлебопашеству или сенокосу». Предполагая, что «ничейных» земель при генеральном межевании обнаружится немало, комиссия предлагала о всех таких случаях с найденными болотами и неудобными землями «к пашне и сенным покосам публиковать и вызывать желающих их разрабатывать»*. В советское время весь земельный пахотноспособ- ный фонд нашей страны введен в сельскохозяйственный оборот. Дальнейшее расширение посевных площадей возможно только за счет осушения и освоения болот и избыточно увлажненных минеральных почв. Каждый гектар осушенного болота в состоянии обеспечить хлебом и всеми продуктами питания в течение года не менее пяти человек. С каждого осушенного гектара на Яхромской пойме под Москвой хозяйства получают 600—1000 центнеров поздней капусты, 300—400 центнеров столовых корнеплодов, » а в Белоруссии и на болотах рязанской Мещеры — по 150—250 центнеров картофеля. Особенно высока * Полное собрание законов Российской империи, т. XII. СПб, 1830. 50
сельскохозяйственная ценность пойменных низинных болот для создания продуктивной и устойчивой базы социалистического животноводства. Хозяйственно-экономическая целесообразность широкого вовлечения осушаемых болот в сельскохозяйственное производство в нашей стране после Октябрьской революции нашла отражение в ряде государственных актов. С 1918 года декретом Совнаркома №437 от 24 апреля на Наркомзем РСФСР была возложена обязанность учета в стране всех торфяных болот и государственного контроля за разработкой торфяных месторождений на топливо. В 1920 году были начаты осушительные работы в Московской губернии, и летом 1921 года на имя В. И. Ленина был представлен доклад, показывающий существенное значение осушительных мелиорации для развития сельского хозяйства Московской области. В этой связи в письме Н. П. Горбунову 29 сентября 1921 года Владимир Ильич писал: «Важность дела, излагаемого в прилагаемых документах, несомненна. ...Принципиальное значение этого успешного строительства действительно пролетарского земледелия огромно. Практическое не менее, если не более важно» (В. И. Ленин. Полное собр. соч., т. 53, стр. 224). На другой день C0 сентября) было постановлено отпустить денежные средства и продовольствие, необходимое для проведения мелиоративных работ в подмосковных совхозах, и дано указание Наркомзе- му выделить тракторы для вспашки раскорчеванных площадей. В плане ГОЭЛРО, составленном по Постановлению ВЦИК УНсозыва, qgwv^nw оценк^^важней]±;е.гси^тхк:ударственного мероприятия. В этом документе отмечалось огромное значение осушения заболоченных земель, лугов и болот в север- 51
ной, центральной и западной частях России главным образом в целях превращения их в специальные кормовые площади. Такое направление использования вытекало прежде всего из размера площадей, которые могли быть введены в сельскохозяйственный культурный оборот. В плане ГОЭЛРО отмечалось, что от успеха мелиоративных работ зависит увеличение культурного земельного фонда по самому осторожному расчету не менее чем на 30%. План ГОЭЛРО показывал, что мелиорации обеспечат получение 3 млрд. пудов сена в год для развития животноводства с последующим «...широким снабжением народных масс молочной и мясной пищей и основными продуктами технологии органических веществ, которые связаны с судьбами -наших мелиоративных работ». Таким образом, значение осушительных мелиорации оценивалось с общегосударственной точки зрения как одно из важнейших мероприятий по радикальному разрешению продовольственной проблемы страны в целом. Мелиорации признавались радикальным средством решения продовольственной проблемы не только текущего периода, но и отдаленной перспективы, что сохраняет их существенное практическое значение и в настоящее время. Основным направлением сельскохозяйственного использования осушаемых земель в прошлом столетии было луговое хозяйство. Для «заведения лугов и пастбищ» в Смоленскую губернию министерством госу- 52
дарственных имуществ в 1855 году был направлен из Петербурга специалист-техник, что по тому времени считалось совершенно незаурядным явлением. В первой половине XIX века тверской помещик Дм. Шелехов писал: «...Болото неосушенное не производит травы, несмотря на самые ученые наставления как пахать землю, сеять и жать хлеб. Луга влажные, болотные, зыби луговые, производящие осоку и водяные растения, поправляются тотчас, как скоро прове- дутся каналы и отымется у почвы излишняя влага». В сельце Фролове Шелехов осуществил значительные по тому времени осушительные работы. Это принесло ему дополнительный доход, повысив урожайность осушенных лугов и пастбищ, и одновременно послужило хорошим примером для многих хозяйств бывшей Тверской губернии (рис. 11). Искусственное травосеяние на Руси впервые было начато боярином В. И. Морозовым. В своей Арзамасской вотчине Морозов сеял райграс, полюбившийся ему высокой урожайностью и быстрой созревае- мостью. Травосеяние в Вологодской губернии существовало уже в XVIII веке. Здесь высевали тимофеевку, имевшую местные названия «палошника», «самосадки». В середине первой половины прошлого столетия пропагандистом искусственного травосеяния и необходимости заведения лугов выступал видный общественный и политический деятель почетный председатель Вольного экономического общества Н. С. Мордвинов. В статье «О причинах скудости лугов» он писал: «По всему пространству России много еще находится луговых мест; и казалось бы, повсюду должно быть изобилие кормов для скота, но на деле оказывается противное. Травы накашивается мало, зимние запасы кормов и сена всегда недостаточны, отчего нередко скот гибнет, или ничтожная получается от него прибыль». 53
Шелехов и Мордвинов являются по существу зачинателями искусственного травосеяния в нечерноземных областях России на суходольных и осушенных землях. Полная запущенность лугового хозяйства во времена Николая I и крайне примитивная культура земледелия в помещичьих хозяйствах перед реформой 1861 года приводили к тому, что в большей части имений скотина так же голодала летом, как и зимой. В 1881 году всего под всеми видами кормовых трав по европейской части России числился 591 541 гектар, то есть 0,5 процента ко всей пахотной площади, причем по отношению к общей площади на долю крестьянских посевов трав приходилось 9,21 процента, а на долю помещичьих — 90,79 процента. Из общего объема травосеяния 11,2 процента приходилось на Прибалтику, а на Московскую губернию только около 1 процента. В бывшей Тверской губернии в Кашинском уезде шестая часть крестьянских дворов в это время сеяла клевер. Учитывая огромное значение травосеяния для сельского хозяйства молодого Советского государства, 30 мая 1921 года В. И. Ленин подписал декрет Совнаркома РСФСР о сдаче семян клевера в счет продналога. Было установлено, что один пуд семян клевера при сдаче государству заменяет 7,5 пуда пшеницы (в книге Н. Г. Хорошайлова, 1956). Нужда в осушении земель в дореволюционной России была огромная, особенно в западных и центральных губерниях. Между тем проводившиеся казной мелиоративные работы удовлетворяли интересы главным образом казенных лесов и помещичьих угодий. Осушением крестьянских земель занимались земства в весьма ограниченных размерах. Необходимость самого широкого развития осушения земель в России сознавал и великий русский ученый Д. И. Менделеев. В конце девяностых годов 56
прошлого столетия в записке «О нуждах русского сельского хозяйства», поданной министру С. Ю. Витте, он писал: «Увеличение выгодности нашего сельского хозяйства можно и должно искать в интенсивности его, в разведении кормовых средств и скота и в распространении разнообразных специальных культур и способов обработки их продуктов. Дайте возможность крестьянину ясно видеть прямые выгоды от этих перемен, он найдет выход и, если понадобится, разделит на породы или ограниченные делянки всю общинную свою землю, отдаваемую ныне хлебу». По мнению Д. И. Менделеева, «...для севера важное значение имеют работы по осушению болотистых земель. Здесь должно видеть второй центр того водного хозяйства, в котором казна может принять действительное участие, так как в работах этого рода необходимы не только усилия местных жителей, но и знания, соединенные с особыми сооружениями для осушки земель. Сооружения этого рода, как и оросительные, конечно, должны быть широко обсуждены и выполнены по хорошо проверенному плану». Основатель научного почвоведения В. В. Докучаев обращал внимание царского правительства на необходимость широкого развития работ по осушению, упорядочению всего водного хозяйства страны как радикального средства борьбы с неурожаями. Отвечая министру земледелия А. С. Ермолову на выдвинутые им обвинения русской науке, будто бы «слишком далеко стоящей от потребностей жизни и игнорировавшей самые насущные ее запросы», Докучаев писал, что люди науки настойчиво десятки лет предлагали осуществлять многие проекты по мелиорации земель и организации необходимого изучения природных особенностей отдельных зон страны. Но, если и не всегда, то в огромном большинстве случаев получали на это приблизительно такие ответы: «нет средств, 57
есть более важные потребности, у нас этот вопрос уже намечен, Россия велика, всего не исследуешь, ваша работа протянется десятки лет, бог знает что из нее получится» и прочее, и прочее. За 35 лет (с 1870 до 1905) на осушение в России было затрачено всего 8319 тыс. рублей, а за тот же период в Англии 129 886 тыс. и в США 167 833 тыс. рублей (С. К. Путято, 1936). К началу Октябрьской революции в России насчитывалось земель с осушительной сетью 3190,7 тыс. гектаров, в том числе примерно 44,3 тыс. гектаров с закрытым дренажем главным образом в Прибалтике*. В США за это время площадь земель с осушительной сетью выросла с 69 тыс. гектаров A870 г.) до 25319 тыс. A920 г.). Кроме того, если в России преимущественно строились лишь основные проводящие каналы для сброса поверхностных болотных вод, то в США к 1920 году насчитывалось 21 534 тыс. гектаров интенсивно осушенных земель с регулирующей сетью и было использовано под посевы 14 530 тыс. гектаров. »?* Болота и избыточно увлажненные минеральные земли в своем природном (естественном) состоянии представляют мало ценности. Лишь охотники да рыболовы используют их для скромной добычи рыбы и болотной дичи, а на верховых сфагновых болотах окрестные жители собирают бруснику и клюкву. Вместе с этим вред, наносимый болотами народному хозяйству и здоровью населения, огромен. Обширные болота Белоруссии всего 60—70 лет назад были одной из причин широкого развития среди местного крестьянского населения такой тяжелой изнурительной болезни, как малярия. * Справочник по водному хозяйству СССР. М., 1962, 59
С юношеских лет Многим, навернбе, Памятен образ белорусского крестьянина с опухшими ногами «вечно в воде по колено стоявшего» из стихотворения Н. А. Некрасова «Железная дорога». По мнению профессора А. И. Воейкова, «...гниение в стоячей болотной воде и болотное брожение делали здесь прежде воздух постоянно сырым, способствующим развитию разных болезней, из которых преобладали лихорадка и особенная болезнь, свойственная только Полесью, называемая колтуном, происходящая главным образом от болотных испарений». Осушение белорусских болот, начатое в конце прошлого столетия и получившее широкий размах в советское время, окончательно избавило местное население от этих болезней. Едва ли современная белорусская сельская молодежь имеет даже представление о таких заболеваниях. Наличие болот во многих странах мира продолжает оставаться одной из основных причин распространения комаров — переносчиков малярии. В стоячей болотной воде малярийный комар откладывает яички, и здесь протекает его развитие до личинки и куколки, из которой через определенное время вылетает взрослый комар. Не менее восьми раз за теплый летний сезон (а на юге до двадцати раз) откладывает самка на поверхность воды яички по 150—450 штук за одну яйцекладку. Таким образом, потомство комаров за одно лето могло бы достичь поистине астрономической цифры, если бы, к счастью для человека, у них не было врагов. В нашей стране благодаря энергичным мерам правительства по существу нет такой тяжелой болезни как малярия. При строительстве Петербурга в течение почти двух столетий пришлось осушить огромнейшие площади торфяных болот, некогда занимавших побережье Финского залива. Существовавшие когда-то обширные тяжелые болота по Черной речке, на Иса- акиевской площади, по Охте и в других местах ныне не сохранились даже в названиях улиц. 59
В тридцатых годах текущего столетия была осушена территория Архангельска. Основанный в XVi веке для торговли с англичанами город был расположен на огромном торфяном болоте с мощностью торфа до 6—8 метров. На единственном суходольном минеральном бугре находились лишь некоторые административные здания. До осушения в городе нельзя было построить благоустроенный водопровод, канализацию, теплосеть. Почти весь жилой фонд состоял из деревянных зданий, лишенных элементарных санитарных благоустройств. Заболоченная часть города была осушена за 1932— 1938 годы дренажем, уложенным на глубину до 8 метров на песчаную минеральную подпочву торфяного болота. Осадка поверхности болота под воздействием осушения достигла 4 метров. Все деревянные здания, построенные в свое время на сваях, оказались как бы подвешенными (между полом здания и новой поверхностью болота сваи образовали свободные пространства). Потребности в осушении возникают при строительстве заводов, крупных промышленных предприятий, аэродромов, новых городов и т. д. Значительные осушительные работы проведены при освоении целинных земель под постройку Кузнецкого металлургического комбината, территории Замоскворечья после строительства канала имени Москвы и целого ряда других объектов. *!* Когда же необходимо осушение земель для нужд сельского хозяйства? Потребность в осушении определяется не в сухие летние месяцы, не во время засух, а в периоды избыточной влажности почвы, когда она бывает насыщена водой до предела. Переувлажненное состояние почвы 60
с возделываемыми сельскохозяйственными культурами всегда приводит к полной гибели урожая, к бессмысленным потерям затраченных труда, материальных и денежных средств. Осушительные системы не нужны во время засух и когда количество выпадающих атмосферных осадков мало или недостаточно для создания необходимых запасов почвенной влаги для урожая будущего года. Очевидно, что для таких периодов необходима искусственная подача воды на поля. Осушительные мелиорации необходимы, когда: на почвах тяжелого механического состава наблюдаются вымочки сельскохозяйственных посевов; машинная техника при выполнении полевых работ весной и осенью образует на полях глубокие колеи при прохождении машин; на почвах супесчаных и суглинистых грунтовые воды стоят высоко и отрицательно сказываются на росте, развитии и уборке сельскохозяйственных культур; сельскохозяйственные угодья длительное время затоплены весенними и осенними паводками, затрудняющими своевременное выполнение полевых работ; клевер на полях развивается плохо и его семена быстро загнивают; в хозяйствах используются низинные торфяные болота для выращивания любых сельскохозяйственных культур, лесные насаждения растут плохо из-за избыточной сырости. Нельзя забывать, что до тех пор, пока из почвы не будут удалены избытки воды, никакие агрохимические мелиорации хозяйственного эффекта не принесут и никакие сельскохозяйственные машины и орудия не будут работать производительно.
развитие осушительных мелиорации
Зарождение земледелия, как показывает история, возникло в то время, когда человек начал селиться по долинам рек и, используя богатые аллювиальные почвы, получил возможность выращивать на них хлебные злаки. Речные и озерные долины в силу своих природных особенностей обеспечивали человека необходимыми жизненными продуктами. В то время как степь ограничивала возможность передвижения человека и тем самым устанавливала определенные пределы охоты и добывания пищи, река с ее поймой и долиной полностью устраняла эти препятствия. Вместе с тем периодические разливы рек, регулярное затопление и длительные застои воды на возделываемых полях неизбежно должны были натолкнуть человека на мысль о необходимости защиты своих угодий, а следовательно, об искусственном исправлении неблагоприятных природных явлений. Можно предполагать, что к искусству осушения человек пришел, когда земледелие достигло определенного уровня развития и когда люди постепенно научились устранять те или иные препятствия, мешавшие их хозяйственной деятельности. Этот период относится, по-видимому, к переходу от палеолита к неолиту, так как именно к тем временам относится наибольшее число поселений человека по речным и озерным долинам, обнаруженным при раскопках во всех странах. Возникновение и развитие земледелия повлекло за собой зарождение первых видов мелиорации — мелиорации осушительных. 63
Наиболее ранним «памятником» осушительных мелиорации является долина реки Нила. Примерно за ЛрООлет до нашей эры началось освоение этого древнейшего очага человеческой культуры. На древних египетских папирусах одного из царей Египта показаны его подданные, руками и мотыгами расчищающие многоводный нильский проток. Одной из существенных задач государственной власти раннего Египта была организация мелиоративного дела в долине Нила, так как этим обеспечивались возможности получения необходимых сельскохозяйственных продуктов. Построить различные мелиоративные сооружения, осушительные каналы, насыпать дамбы, засыпать речные протоки и старицы можно было при помощи мотыги, корзин для переноски земли и других примитивных орудий. Об уровне мелиоративной техники этого времени можно судить по своду законов одного из вавилонских царей (примерно 1750 год до нашей эры), где предусматривались строгие кары за небрежное использование мелиоративных сооружений. За^ 2000 лет до нашей эры в Месопотамии применялся гончарный подземный дренаж с дырчатыми трубами для осушения заболоченных пашен. Вторым древнейшим очагом осушительных мелиорации был Китай. Первые достоверные сведения относительно постройки крупных мелиоративных систем в Китае относятся к середине первого тысячелетия до нашей эры. В Европе впервые об осушительных мелиорациях упоминается в VIII—VII веках до нашей эры, когда в Этрурии довольно широко применялись различные дренажные сооружения для осушения заболоченных земель. К периоду расцвета римского государства относится постройка крупной дренажной системы из обожженных глиняных труб, выполненной за 160 лет до нашей эры. 64
Высокий уровень римской культуры позволил Цезарю составить первый по времени план мелиорации известных Понтийских болот, предусматривавший не только их осушение, но и создание новой гавани для Рима. До Цезаря консулом Аппием через эти обширные болота была проложена известная Аппиева дорога, связавшая Рим с северными владениями. В VI веке нашей эры на Понтийских болотах были начаты осушительные работы. Со времен Катона в практику мелиоративного строительства был внедрен дренаж из камня, получивший название «римского» и сохранившийся до нашего времени. Для осушения устраивали канавы в форме корыта «шириной вверху 3 фута, глубиной 4 фута, шириной внизу 1 фут с ладонью» A фут приблизительно равен 0,3 метра). Такое корыто устилали камнем или зелеными ивовыми прутьями, или связками хвороста. В средние века осушительные мелиорации в Западной Европе достигли значительного развития. С IX века обширные осушительные работы проводились в Нидерландах. Построенными здесь мелиоративными системами были отвоеваны значительные площади морского дна, на которых за многие столетия трудолюбивым населением созданы плодородные сельскохозяйственные угодья. Расположенные ниже уровня моря так называемые польдерные земли потребовали большой изобретательности для своевременного удаления атмосферных осадков и высачивающихся поч- венно-грунтовых вод. В Нидерландах около тысячи лет назад впервые в истории мелиорации были построены осушительные системы с машинным водоподъ- 65
емом, с использованием для этого энергии ветра. Густая сеть высоких дамб с насосными станциями, множество каналов с крупными шлюзами покрывают в настоящее время эту небольшую страну. К эпохе Возрождения в Западной Европе относятся значительные работы в Италии, выполненные под руководством и при участии Леонардо да Винчи. Относительно проложенного им канала Мартезаны он писал, что в результате этого строительства «вода, которая раньше пропадала в почве, вновь возвратится на службу и пользу людям». В Англии первый дренаж был построен при Генрихе VII. Основные приемы осушения в зависимости от типов водного питания, приводящих к заболачиванию и избыточной влажности сельскохозяйственных земель, впервые с достаточной ясностью были сформулированы шотландцем И. Элкингтоном в 1764 г. Этот фермер первым применил выборочные дрены с буровыми колодцами, опущенными в напорный водоносный горизонт, вошедшие в мелиоративную литературу под названием колодцев Такке. И. Элкингтону же принадлежит идея ограждения осушаемой территории ловчими каналами для перехвата грунтовых вод. В 1843 г. англичанин Джон Рид изобрел глинопресс для выработки керамических дренажных труб, которые до того делали вручную (рис. 12). Изобретение глинопресса во много раз удешевило и ускорило выработку труб несравненно лучшего качества. Вслед за тем в Англии была предложена и осуществлена на практике идея бестраншейной прокладки дренажа. Для этого на желаемой глубине с помощью лебедки протаскивали конический лемех-дре- нер, к которому прикрепляли цепь длиной 42,7 метра с нанизанными на нее дренажными трубами. С этого времени в Англии были приняты энергичные меры 66
Для широкого распространения закрытого керамического дренажа. Начало осушительных мелиорации во Франции относится к концу XVI века, когда было напечатано первое обширное сочинение, освещавшее основные принципы подземного осушения. Однако только с начала XIX века мелиоративное строительство принимает здесь более широкие размеры. По закону от 16 октября 1807 года французское правительство получило право обязывать общины проводить осушение тех 67
земель, которые оно считало нужным по государственным соображениям. На развитие осушительного дела во Франции оказали серьезное влияние мероприятия английского правительства, принявшего ряд решений, поощрявших дренажное строительство. До 1856 года во Франции была дренирована площадь около 35 тыс. гектаров. Дренаж в Бельгии начал развиваться вскоре после его применения в Англии. По закону от 21 марта 1850 года все издержки на приобретение дренажных труб, необходимых инструментов, на наем рабочих и содержание инженеров в Бельгии производились за счет государственных средств. В Пруссии осушение было начато в 1718 году, и к 1860 году здесь насчитывалось примерно 50 тыс. гектаров осушенных земель. В 1856 году прусское правительство издало первую в Западной Европе так называемую Силезскую инструкцию по строительству закрытого дренажа. К середине прошлого столетия в Австрии было осушено 3,5 тыс. гектаров и в Саксонии 5 тыс. # В отличие от стран Западной Европы и в первую очередь Нидерландов, Англии и Германии развитие осушительных мелиорации в допетровской Руси по ряду социальных и экономических причин не имело существенного практического значения. Если в Нидерландах осушением земель с сельскохозяйственными целями население занималось с IX—XI столетий, в Англии в XVII веке были уже построены первые закрытые дренажные системы, а на севере Италии на Пон- тийских болотах существовали осушительные каналы, то первые сведения относительно мелиоративных улучшений на Руси мы находим только в отдельных грамотах в связи с пожалованием тех или иных зе- 68
мельных угодий боярам, духовенству и другим привилегированным сословиям. Малая плотность населения при обилии земельных угодий исключала необходимость затрат труда на земельные улучшения. Лишь в тех случаях, когда на новых целинных землях строились монастыри или государственные сторожевые посты, h\b\ находим в указах и грамотах отклики на обязательность выполнения осушительных работ. Заселение и освоение славянскими племенами Великой Русской равнины шло, как и в других странах, преимущественно по речным долинам. Пахотные участки во многих местах того времени представляли незначительные и рассеянные островки среди обширных нетронутых или заброшенных пустырей. Тяжелая работа топором и огнем, с помощью которых заводилось лесное хлебопашество на «пали», расчищенной из-под срубленного и спаленного леса, терявшей плодородие через четыре-пять лет, приводила к кочевой жизни сельское население. К концу XIV века на Руси возникло так называемое «наездное земледелие», когда пашня использовалась без всякого ухода за землей в продолжение двух- трех лет и затем забрасывалась на неопределенный срок, до следующего наезда. Наряду с простейшими агромелиоративными приемами сельскому населению допетровской Руси, по- видимому, была достаточно хорошо известна техника постройки осушительных каналов и всевозможных валов. Из «Слова о полку Игореве» известно, что перед выступлением из Путивля князь Игорь послал впереди своих войск дружину: «мосты мостити по болотам и грязным местам». В конце XVI века в Москве по окрайкам Поганого болота (ныне Кировские ворота) был построен дренаж из керамических труб диаметром около 8 сан- 69
тгймётрбв, длиной 30 сантиметров. На стыках трубы соединяли муфтами из обожженной глины длиной 9 сантиметров, а дрены укладывали на дубовых стеллажах. До Петра I ни состояние русской промышленности, ни торговля не способствовали развитию сельского хозяйства. Основным занятием городов и населенных пунктов были различные ремесла и торговля, связанные с военным делом. В литературных материалах и документах того времени нет сведений о наличии в городах и поселках рабочих-землекопов, в то время как плотники, каменщики и другие строительные специальности упоминаются довольно часто. В 1717 году Петр I вменил в обязанности Государственной камер-коллегии «...иметь попечение о сельском хозяйстве и изыскивать меры к усовершенствованию его». Однако существенных последствий этот указ не имел. Можно считать, что незначительное улучшение сельского хозяйства и некоторое развитие осушения началось в России лишь со второй половины XVIII столетия. М. В. Ломоносов в своих трудах писал о громадном значении осушения болот для земледелия и необходимости его широкого внедрения в России. В своей оде он обращался к правительству со словами: «соединять моря реками и рвами блата иссушать». Распространение передовых идей французских энциклопедистов и Великой французской революции, развитие осушительных мелиорации в странах Западной Европы и заметный рост населения России несомненно сказались на развитии сельского хозяйства страны и в том числе на мелиоративном строительст- 70
ве. При правлении Екатерины II в России было начато издание трудов Вольного экономического общества, просуществовавшего до Октябрьской революции, в которых освещались передовые по тому времени взгляды на развитие сельского хозяйства. Для изучения сельского хозяйства русское правительство направило в страны Западной Европы группу одаренных молодых людей. В 1776 году в Англию отправилась группа крупного общественного деятеля того времени А. А. Самборского с И. Комовым, В. Лев- шиным и другими. По возвращении в Россию И. М. Комов был назначен помощником директора домоводства Московской губернии, должность, существовавшая в то время при главнокомандующих и губернаторах. Такая должность соответствовала современному областному агроному. И. М. Комов обращал внимание сельских хозяев на полезность таких мелиоративных приемов, как пе- скование глинистых почв и глинование песчаных, путем соответствующих добавок грунта, на необходи^- мость постоянного эксплуатационного ухода за построенными осушительными каналами:^ «Осушивши болото, через год или два, в сухую погоду надобно рвы чистить, а без того они травою поростут и заплывут илом». Совершенствовавшийся в изучении земледелия за границей В. Левшин издал в 1802 году первую на рус- ком языке капитальную работу по осушению земель. Он рассматривал водный режим болот и заболоченных пахотных угодий, болотных лугов, пригодных для сельскохозяйственного использования, и применительно к этому рекомендовал различные технические приемы ликвидации избыточной влажности. Инженер Г. Энгельман A810 г.) обобщил весь предшествующий опыт осушения не только России, но и Западной Европы. В этом капитальном труде при- 71
ведены технические приемы осушения тяжелых глинистых почв атмосферного заболачивания с помощью закрытых собирателей, техника постройки открытых каналов для различных случаев осушения болотных земель, заболачиваемых грунтовыми и грунтово-на- порными водами, сообщаются общие правила «к возделыванию и полезнейшему употреблению осушенных мест» с основными приемами культуртехнических мелиорации, показаны роль известкования, значение предварительных культур. Энгельман справедливо указывал, что не следует сеять более трех лет подряд после осушения бессменно зерновые культуры, так как это сильно истощает землю и делает ее малопригодной для последующего залужения кормовыми травами, верно отмечал роль овса как предварительной культуры при освоении осушаемых земель и значение клевера. Кроме того, он привел содержание первой инструкции по уходу и эксплуатации осушительных систем, изданной в 1779 году в Пруссии. Инструкция определяла обязательное соучастие землепользователей в строительстве мостов и дополнительных необходимых каналов. В качестве меры воздействия к нерадивым землепользователям, не выполнявшим установленные правила по очистке каналов, применялся штраф, а собранные штрафные деньги поступали в пользу надсмотрщиков, обеспечивавших хорошее состояние сети. Осушительные мелиорации в России получили определенное развитие с 1872 года, когда при министерстве государственных имуществ была организована специальная комиссия по осушению болот. Для выполнения этих работ были организованы две экспедиции: Западная под начальством И. И. Жилинского 72
и Северная под начальством И. К. Авгус- тиновича. Иосиф Ипполитович Жилинский является по существу основателем мелиоративного дела и первым мелиоратором России. И. И. Жилинский родился в 1834 году в Глусском районе Минской области. По образованию он межевой инженер. С 1874 года Жилинский руководил осушительными работами сначала в бывшей Пинской губернии на площади свыше 2,5 млн. гектаров, а затем на территории Бара- бинской низменности. Он Генерал И. И. Жилинский. был членом военного министерства и занимался вопросами направления научной деятельности генерального штаба армии и изданием военных сочинений. Одновременно он был членом Совета министра земледелия и государственных иму- ществ, который ведал рассмотрением мер по развитию отдельных отраслей сельского хозяйства, проектов новых законов, заявлений сельскохозяйственных обществ, съездов и земских учреждений, рассматривал вопросы лесоохраны и присуждал премии за лесоразведение на частных землях. В течение многих лет Жилинский был управляющим отделом земельных улучшений, ведавшим делами орошения и обводнения земель, осушения болот и торфодобывания. Экспедиция И. И. Жилинского вначале выполняла осушительные работы в западных областях России, главным образом в Белоруссии, а с 1895 года по 1905 год на болотах Западной Сибири, преимущественно в Барабинской низменности в связи со строительством Сибирской железнодорожной магистрали. Перед экспедицией была поставлена задача осушения Полесской низменности с тем, чтобы создать новые 73
пути для стока йоды, не вмещавшейся в естественные русла притоков реки Припяти. На основании изысканий был составлен генеральный план осушения Полесья при помощи сети открытых каналов, урегулирования заболоченных водоприемников с постройкой шлюзов и дорог — гатей. Все мелиоративные сооружения, назначались не только для перераспределения стока из котловин, понижений и болот, но и для управления водой. После необходимого понижения уровней грунтовых вод до пределов, исключающих опасность подтопления низинных лесов, и после образования на поверхности болот слоя сухой почвы, достаточного для развития травяной растительности, намечалось посредством шлюзования рек и осушительных каналов «предупреждать дальнейшее их понижение и тем избегнуть излишнего иссушения почвы» (в книге И. И. Жилинского, 1899). На все осушительные работы в Белоруссии за 1874—1897 годы было затрачено 2,83 млн. рублей. Мелиоративные работы в Полесье значительно повысили доходность осушенных земель. Аренда казенных сенокосов в лесах, приносившая казне до начала мелиоративных работ всего 1435 рублей, а через год-два после проведения первых мелиорации 1966 рублей, в 1906—1910 годах давала уже 44 482 рубля, в то время как на неосушенных землях лишь 5387 рублей (Е. В. Оппоков, 1913). В результате улучшения земель в Минской губернии к 1908 году увеличилось поголовье лошадей на 167 процентов и крупного рогатого скота на 100 процентов, в Волынской губернии соответственно на 178 и 70, а в Гродненской на 80 и 43 (В. В. Усов, 1911). Осушительные работы в Западной Сибири (Бара- бинская низменность) были начаты в девяностых годах первоначально между рекой Обью, озером Убин- ским, рекой Каргатом и озером Чаны. Впоследствии 74
Академик ВАСХНИЛ Профессор А. Д. Брудастов. А. Н. Костяков. работы были распространены на юг по рекам Чулыму, Каргату и на север на бассейн Оби. Здесь было осушено 403 200 гектаров и созданы обширные кормовые площади, обеспечившие широкое развитие животноводства с преимущественным производством сливочного масла. Вывоз из Сибири сливочного масла с 253 тыс. пудов в 1899 году поднялся к 1913 году до 5379 тыс. пудов, то есть увеличился более чем в 21 раз (Е. С. Карнаухова, 1951). Начало организации в России высшего агрономического образования было положено 27 ноября 1860 года открытием Петровско-Разумовского земледельческого училища, преобразованного вскоре в Петровско-Разумовскую сельскохозяйственную академию. В стенах этого учебного заведения в 1894 году был организован инженерный факультет, выросший позднее в самостоятельное высшее учебное заве- 75
дение—Московский гидромелиоративный институт. Эта школа дала Родине крупных ученых отечественной мелиоративной науки: А. Н. Костякова, А. Д. Брудастова, А. Д. Ду- баха, А. А. Черкасова и других. Научные и теоретические основы осушения были разработаны в нашей стране основателем отечественной мелиоративной науки Алексеем Николаевичем Костяковым в его классическом труде «Основные элементы расчета осушительных систем», напечатанном в 1916 году и удостоенном премии Академии наук. В 1920 году А. Н. Костяковым были организованы мелиоративные научные исследования в Медведковском мелиоративном хозяйстве и на бывшем Сукином болоте под Москвой. Большая заслуга в разработке научных и практических основ осушения и регулирования заболоченных рек — водоприемников принадлежит одному из талантливых сподвижников А. Н. Костякова — профессору Алексею Дмитриевичу Брудастову. Значительный вклад в разработку основ расчета регулирующего аппарата осушительной системы внес своими трудами академик ВАСХНИЛ Сергей Федорович Аверьянов. Он впервые в отечественной литературе дал систематическое изложение обоснования и расчета горизонтального закрытого дренажа. В тру- Академик ВАСХНИЛ С. Ф. Аверьянов. 76
дах С. Ф. Аверьянова обоснована методика прогноза водно-солевого режима земель и разработаны основы теории расселяющего действия дренажа и промывных поливов. В настоящее время в области научной разработки теории и практики сельскохозяйственного осушения и освоения земель трудятся тысячи научных сотрудников, работающих в многочисленных научно-исследовательских учреждениях и вузах систем Министерства водного хозяйства СССР и Министерства сельского хозяйства СССР. Усилиями большого коллектива ученых советская мелиоративная наука достигла сейчас одного из ведущих положений в мире.
осушительная система
Больше всего осушение проводится для сельского хозяйства, несколько меньше для нужд торфяной промышленности, а в последние годы для улучшения условий произрастания лесных насаждений; проводится также осушение территорий городов, предприятий и других объектов народного хозяйства. Техника и приемы осушения в зависимости от поставленных задач различны. При этом технические особенности приемов осушения определяются не только поставленными целями, но, что особенно важно, характером водного режима или, как принято говорить, типом водного питания осушаемой площади. Осушить болото в сельскохозяйственных целях — значит создать необходимые оптимальные условия не только для нормальной жизни и развития культурных растений, но и для получения максимальных урожаев. Стало быть, задача состоит не только в том, чтобы своевременно так или иначе удалить избыточную воду, но главным образом в том, чтобы с помощью различных мелиорации создать благоприятные условия для возделывания растений. При этом каждый вид растений в своих требованиях индивидуален. Зерновые культуры (рожь, овес, ячмень, пшеница) по сравнению с травами расходуют меньше воды за вегетацию, но требуют больше тепла, света и зольной пищи. Травам нужно значительно больше воды, более высокое положение уровня почвенно-грунто- вых вод и при этом также достаточное количество пищи и тепла. Все виды культурных растений нужда- 79
ются в своевременном хорошем почвенном газообмене или аэрации. Осушительные мелиорации обеспечивают в активном слое почвы формирование оптимальных режимов: водного, воздушного, теплового и питательного (при соответствующем внесении удобрений), для роста и развития культурных сельскохозяйственных растений, что на болотных и легких и средних по механическому составу почвах достигается снижением уровней почвенно-грунтовых вод до определенного положения, определяемого понятием нормы осушения. Для аэрации активного слоя почвы содержание воздуха в нем допускается не менее 15—20 процентов от скважности почвы для трав, 20—30 процентов для зерновых хлебов, 35—40 процентов для корнеплодов. В связи с этим наибольшая влажность активного слоя для трав составляет около 70—85 процентов от полной полевой влагоемкости, для зерновых хлебов 70—80 и для корнеплодов 60—65 процентов. Продолжительность допускаемого затопления летне-осенними паводками зависит от природно-климатических условий осушаемой территории и возделываемых культур. Затопление весенними паводками сопровождается полной гибелью растений от недостатка кислорода при продолжительности стояния воды для озимой ржи 8—10 суток, пшеницы 7—8, ячменя 5—6 и овса 10 суток. Осушение обеспечивает влажность, необходимую для рациональной машинной обработки, равную от 0,3 до 0,65 величины полной влагоемкости почвы — максимального количества воды при полном заполнении всех пор грунта водой (за исключением пузырьков защемленного воздуха). Лучшая влажность для этих целей близка к максимальной капиллярной влагоемкости данной почвы. Одновременно с этим осушение обеспечивает проходимость сельскохозяйственных машин и почвообрабатывающих орудий, повышая 80
несущую способность почвы не менее чем до 0,25 килограмма на квадратный сантиметр. Для повышения коэффициента использования машинной сельскохозяйственной техники осушаемую территорию разбивают на крупные площади обработки, отвечающие по размерам установленным требованиям севооборотов. Под осушительной системой (рис. 13) понимается прежде всего та земельная территория, на которой осуществляются мелиоративные мероприятия. В ее состав входят инженерно-мелиоративные сооружения, различные устройства, с помощью которых достигается нужное упорядочение (урегулирование) условий существования растений. В состав такой системы включаются все необходимые эксплуатационные сооружения и мероприятия, обеспечивающие поддержание в осушаемой почвенной среде оптимальных условий роста и развития сельскохозяйственных растений для получения максимальных урожаев. На осушительной системе имеются различные службы эксплуатации гидротехнических и мелиоративных сооружений, линии электропередач и телефонной связи, здания и устройства радиосвязи, селекционные и сортоиспытательные станции по выведению и проверке новых сортов и видов растений, органы заготовки сельскохозяйственных продуктов и т. д. Вне земельной территории осушительная система приобретает абстрактное понятие. Инженерно-мелиоративная часть осушительной системы состоит из аппарата регулирования водным, воздушным, тепловым и питательным режимами зоны корнеобитания растений; сооружений и устройств, собирающих избыточную воду из регулирующего аппарата осушительной системы; сооружений защиты 81
41 Рис. 13. Осушительная система: f — водоприемник; 2 — магистральный канал; 3 —нагорный канал; 4 — транспортирующий собиратель; 5 — открытые осушители; 6 — коллектор; 7 — закрытые осушители (дрены); 8 — дорога; 9 — мост; 10 — шлюз-регулятор, ft — смотровой колодец; 12 — устье.
территории от поступления воды с внешней стороны водосбора или так называемых ограждающих сооружений; каналов и сооружений для отвода собираемой воды, или проводящей части мелиоративной системы; водоприемника одного или нескольких для своевременного удаления всей лишней воды за пределы осушаемой территории; дорожной сети современного типа, обеспечивающей транспортные условия для выполнения полевых сельскохозяйственных работ и вывозки урожая; различных зданий, сооружений и устройств, необходимых для контроля за состоянием почвенной влажности, газового, теплового и питательного режимов активного слоя почвы и своевременного устранения отмечаемых недостатков. В тех случаях, когда на осушаемых землях возде- лываются овощные культуры или создаются луга и пастбища, приведенный перечень дополняется оро- сительно-увлажнительными сооружениями в виде дождевальных машин, систем подпочвенного орошения и др. Такие системы позволяют своевременно ликвидировать дефицит почвенной влаги во время летних засух, способствуют охлаждению поверхности почвы и приземного слоя воздуха, что значительно снижает транспирацию и температурный перепад в верхних слоях почвы, особенно торфяной. Температурный перепад приводит к замедлению роста и развития растений, повышению концентрации клеточного сока и другим неблагоприятным последствиям. При необходимости проведения увлажнительно- оросительных мероприятий осушительная система дополняется постройкой водохранилищ с запасами воды, оросительными каналами или закрытыми трубопроводами, подающими воду от водоисточника на сельскохозяйственные угодья, и другими устройствами. Своевременное удаление избыточной воды может быть достигнуто в некоторых случаях постройкой лишь отдельных из перечисленных выше мелиоратив- 83
ных сооружений. Например, осушение небольших узких заболоченных пойм шириной до 0,5 километра, а также небольших по площади торфяных болот можно осуществить всего одним или несколькими каналами. Каждая построенная осушительная система, как и приемы осушения, не остаются постоянными и неизменными. Непрерывное развитие науки, рост населения, изменение потребностей в различных сельскохозяйственных продуктах требуют постоянного совершенствования и улучшения всего аппарата осушительной системы. Поэтому не существует однажды раз и навсегда осушенных земель. Имеются только осушаемые земли, на которых современные осушительные системы обеспечивают получение высоких урожаев возделываемых культур. Агрономические и земледельческие мероприятия, систематически осуществляемые на осушаемых землях, оказывают всестороннее влияние как на режим влажности, так и на состояние почвы в целом и на протекающие в ней почвообразовательные процессы. * Если проследить за атмосферными осадками, дождевыми и снеговыми талыми водами на различных по проницаемости почвах, можно заметить, что на хорошо проницаемых песчаных почвах они довольно быстро просачиваются и уходят в глубину без существенных потерь, а на почвах глинистых такие воды при ровном рельефе долгое время задерживаются на поверхности и испаряются или при достаточных уклонах стекают в ближайшие понижения. В первом случае они образуют внутренний, или грунтовой, сток, во втором — поверхностный. Заболачивание дождевыми или поверхностными водами распространено на территориях с тяжелыми 84
по механическому составу почвогрунтами, моренными глинами и суглинками Северо-Запада СССР, делювиальными глинами черноморских побережий Кавказа и аллювиальными глинами в Колхидской низменности, на суглинках Дальнего Востока. Количество осадков, выпадающих в отдельные интервалы периода вегетации, часто превышает сумму испарения за это же время, в силу чего активный слой почвы перенасыщается влагой с образованием непересыхающих луж и вымочками посевов сельскохозяйственных культур. Заболачивание избытками почвенно-грунтовых вод распространено по нижним третям склонов речных и озерных долин, по поймам рек, на территориях с проницаемыми почвами — супесями, легкими суглинками, песками, торфами и др. В природе обычно встречаются сложные комбинации водных источников заболачивания. К атмосферным осадкам добавляются поверхностные воды, стекающие со склонов (склоновые, или делювиальные). Вдоль подошв склонов нередко близко к поверхности выходят грунтовые воды в виде родников и ключей, а по поймам рек и озер активную роль играют весенние, а нередко и летние паводки. Эти обстоятельства создают значительные трудности в выборе способов осушения. Мелиоратору часто приходится решать сложный вопрос: что является основной причиной заболоченности территории и куда направить главное внимание для ее ликвидации. В этом отношении работа мелиоратора напоминает работу врача, который, прежде чем назначить рациональное лечение, всесторонне исследует причины заболевания и на основе необходимых анализов ставит диагноз заболевания. Аналогично поступают и мелиораторы. До того как принять решение относительно наиболее рациональных технических приемов осушения, мелиораторам приходится исследовать природные особенности 85
осушаемой территории, изучать различные стороны сложившегося водного режима, устанавливать причины возникновения и развития процессов заболачивания на основе исследования водно-физических свойств почвогрунтов, технического состояния водоприемника и т. д. Разрабатывая инженерную систему мелиоративных мероприятий, мелиоратор учитывает все отмеченные естественноисторические условия будущего предприятия. Рациональные решения достигаются только в тех случаях, когда при обстоятельном изучении всех природных особенностей, руководствуясь опытом и научными знаниями, мелиоратор выбирает оптимальный вариант решения задачи. В состав инженерной осушительной системы входят сооружения по регулированию почвенной влажности, транспортированию собранной воды от осушаемой площади до ближайшего водоприемника и водоприемник, собирающий и удаляющий всю воду за пределы осушаемого массива. Все эти звенья осушительной системы тесно взаимосвязаны. Регулирующий аппарат выполняет самые важные и ответственные жизненные функции осушительной системы, и от его работоспособности зависит хозяйственный и экономический эффект мелиоративных мероприятий. Работоспособность регулирующего аппарата определяется его рациональным конструктивным решением. Как же строится регулирующий аппарат осушительной системы в зависимости от основного типа водного питания? При поверхностном заболачивании, когда основой увлажнения являются атмосферные осадки, задача сводится, во-первых; к устранению препятствий, спо- 86
i, V v,\ Рис. 14. Ускорение поверхностного стока: 1 —проводящий канал; 2 — открытые собиратели (осушители); 3- собствующих образованию длительных застоев воды на поверхности почвы, что достигается планировкой, а во-вторых, к улучшению (снижению шероховатости) и сокращению пути воды в сторону ближайшего водоприемника. Эти меры технического порядка можно назвать мероприятиями по организации поверхностного стока. При этом задача регулирования сводится лишь ж своевременному удалению избытков воды с обязательным сохранением в корнеобитаемом слое почвы необходимых запасов влаги для нормального развития сельскохозяйственных культур. Сущность метода ускорения поверхностного стока состоит в следующем. Допустим, в пункте А на площади, подлежащей осушению (рис. 14), на некотором расстоянии от реки-водоприемника выпали значительные осадки. Для того чтобы стечь в реку, осадки должны пройти расстояние L со скоростью v за время t. Скорость стекания зависит от уклона и шероховатости местности. 87
На заболоченных землях величина шероховатости обусловливается наличием различного рода растительности, неровностями рельефа, кочками и т. п. Уклоны поверхности таких территорий в сторону реки обычно весьма малы. В силу этого скорость сте- кания воды незначительна и определяется всего несколькими сантиметрами в секунду. Общее время, затраченное на сток, получается очень продолжительным. Этим и обусловливается одна из причин заболачивания. Если теперь весь путь L разделить на несколько частей или полос с шириной / и построить по ним искусственные каналы или другие устройства, поглощающие воду, то общее время стока от пункта А до реки станет меньше в несколько раз, то есть (\т, где т число построенных каналов. Сущность метода ускорения внутреннего стока аналогична рассмотренному с той существенной разницей, что дрены, перехватывающие грунтовой поток, размещаются значительно чаще открытых или закрытых осушителей. Кроме того, при незначительной абсолютной величине уклона грунтового потока вода в дрены поступает как с верховой, так и с низовой стороны, по всему периметру дренажного отверстия. Назначение открытых осушителей и закрытых собирателей сводится к приему и своевременному отведению в ближайший водоприемник всех избыточных атмосферных осадков. Работа этих сооружений напоминает работу общеизвестных городских ливневых водостоков. В современных благоустроенных городах и поселках дождевые и талые снеговые воды стекают по придорожным лоткам с проезжей части дороги и пешеходных тротуаров в дождеприемные колодцы и удаляются далее по водосточным трубам ливневой канализации в ближайшую реку самотеком или с помощью насосных станций. Если дождеприемные колодцы и водостоки исправны, не загрязнены, 88
вся вода быстро стекает в реку. В противном случае она скапливается на поверхности, затапливает улицы, проезжую часть дороги и пешеходные тротуары. Аналогичные явления наблюдаются и на сельскохозяйственных угодьях. Потребность планировки возникает как на глинистых, так и на торфяных почвах в тех случаях, когда хозяйства создают на осушаемых землях овощные угодья или культурные пастбища и луга с применением дождевания. В зависимости от климатических и почвенных особенностей осушаемой территории планировка заменяется устройством гряд, гребней (на Дальнем Востоке), квалями (на Черноморском побережье Кавказа, в Колхиде), а в районах с моренными глинами и суглинками нередко дополняется кротованием или кротовым дренажем. Открытые осушители на почвах тяжелого механического состава (глинах) представляют систему каналов глубиной 0,7—0,8 метра с шириной по дну 0,2— 0,3 метра, протяженностью примерно до 150 метров, расположенных на местности под острым углом к горизонталям дневной поверхности. Уклон дна осушителей более 0,0005. Такие каналы принимают всю поверхностную воду с осушаемого участка, стекающую по выровненной планировкой поверхности, либо по бороздам между гребнями, грядами или квалями. Расстояние между осушителями на местности обычно бывают 40—60 метров. Оно может быть большим (80 и даже до 100 метров) в тех случаях, когда одновременно с ними устраивают гребни, гряды, ква- ли или кротование. При этом все борозды между грядами, а также кротовины располагают по возможности перпендикулярно (нормально) к горизонталям дневной поверхности. Открытые осушители обладают существенными недостатками, ограничивающими их применение: отни- 89
мают значительные площади пахотноспособных сельскохозяйственных земель, потеря которых достигает 12—15 процентов; требуют весьма дорогого, тщательного и регулярного эксплуатационного ухода, так как русло открытых каналов быстро зарастает и засоряется. Для проведения сельскохозяйственных работ необходима постройка труб-переездов или мостов через открытые осушители, что, помимо увеличения капитальных расходов на мелиоративное строительство, сопряжено с дополнительными затратами на уход и эксплуатацию таких сооружений. Одним из наиболее существенных недостатков таких каналов является ограниченность площади обработки. При наибольшем допустимом расстоянии между каналами в 100 метров и длине 150 метров размер обрабатываемого поля получается всего в пределах 1,5 гектара, в то время как современные сельскохозяйственные машины и орудия дают наибольшую производительность и лучший экономический эффект на площади обработки не менее 30—40 гектаров. Это приводит к резкому снижению производительности машинной техники и увеличению потерь земли на поворотах и вдоль каналов. Поэтому с давних времен для осушения тяжелых глинистых почв применяли закрытые подземные трубопроводы, получившие в наше время название закрытых собирателей. Конструкции закрытых собирателей впервые были предложены в начале прошлого столетия Г. Эн- гельманом (рис. 15). Современные закрытые собиратели в конструктивном отношении представляют траншею глубиной 70—80 сантиметров, на дно которой уложен трубопровод из керамических или деревянных труб диаметром от 10 сантиметров с уклоном дна в сторону водоприемника 0,003—0,005. Расстояние между та- 90
Рис. 15. Типы конструкций закрытых собирателей на тяжелых глинистых почвах атмосферного заболачивания: 1 пахотный слой; 2 — защитный материал; 3 — щебень, крупный гравий, песок и др.; 4 — плиточный камень, кирпич-железняк, керамические или желобчатые трубы и т. п.
кими собирателями на местности назначают от 30 до 40 метров и больше. Уложенный трубопровод засыпают хорошо фильтрующими материалами: хорошо водопроницаемым растительным грунтом, реже гравием, шлаком слоем 20—30 сантиметров. После укладки фильтра траншею засыпают местным грунтом до поверхности пашни. Сущность работы закрытого собирателя состоит в том, что стекающая по уклону поверхностная вода просачивается через фильтр засыпки и поступает в трубопровод через зазоры в стыках труб. Работа фильтра и зазора между дренажными трубами в конструкции закрытого собирателя аналогична работе дождеприемного колодца ливнестока. Чем совершеннее конструкции фильтра, тем эффективнее работа всей осушительной системы такого типа. Регулирующий аппарат осушительной системы на торфяных и легких минеральных почвах, переувлажнение которых происходит от избытков грунтовых вод, как травило, выполняют в виде закрытых дренажных систем. Отличительной особенностью работы закрытых дренажных систем является образование в корнеоби- таемом слое почвы кривой депрессии уровней почвен- но-прунтовых вод, наклоненной своими концами в стороны расположения дренажных трубопроводов (закрытые собиратели такой кривой не образуют). Расстояние между точкой перегиба кривой депрессии и дневной поверхностью в торфяных и легких минеральных грунтах носит название нормы осушения. Понятие нормы осушения было впервые введено в мелиоративную практику А. Н. Костяковым в 1914 году. Нормой осушения какой-либо культуры (или группы их) Костяков называл наивыгоднейшие для данной 92
Рис. 16. Кривая депрессии грунтовых вод: 1 — кривая депрессии грунтовых вод под влиянием дренажа; 2 — исходное положение горизонта грунтовых вод; 3 — дрены. культуры пределы (кри- £££ 0 вую) колебаний уровня ^<^^^^^^^ ? грунтовых вод. Эта величина, по его мнению, зависит: 1) от водной потребности данного растения при данных климатических условиях; 2) от развития корневой системы этого растения; 3) от свойств почвы и ее капиллярной способности. Величина нормы осушения регулируется расстоянием между дренами и глубиной их заложения, а характер кривой депрессии, определяющий ее, обусловливается водно-физическими свойствами осушаемых почвогрунтов. Как правило, она имеет форму параболы, обращенной выпуклостью кверху (рис. 16). Отмечаются случаи, когда выпуклость депрессион- ной кривой обращена книзу. Это явление свойственно «висячему» дренажу, когда уровень грунтовых вод располагается ниже поверхности заложения дренажа. Такое положение кривой депрессии предупреждает об опасности переосушки и недостаче воды растениям в засушливые периоды. Норма осушения может оставаться постоянной только при условии неизменности почвообразовательных процессов после постройки осушительной системы, что находится в явном противоречии с действительностью. С первых дней после осушения и удаления избытков воды в торфяной толще протекает непрерывный процесс сложных почвообразовательных явлений: осадка торфа, развитие новой аэробной почвенной микрофлоры и как результат ее жизнедеятельности разложение и минерализация органических остатков 93
торфа, его сработка, вертикальная эрозия продуктов разложения, коренные изменения водных и физических свойств, химических реакций, состава почвенных растворов и т. д. Все эти процессы непрерывно изменяют экологические условия существования культурных растений. Современный уровень наших знаний позволяет создавать с помощью мелиорации почвенный биогенный режим, отвечающий по качественным и количественным показателям оптимальным требованиям роста культурных сельскохозяйственных растений не только для отдельно взятого вегетационного периода, но и для всего времени использования осушаемой площади. Такой искусственно создаваемый режим основных факторов жизни растений корнеобитаемой зоны называется режимом осушения. Очевидно, что режим осушения имеет различный характер в отдельные стадии эксплуатации осушаемой территории. В первоначальный период освоения осушаемого болота состав мелиоративных мероприятий отличается от тех, которые будут необходимы при его дальнейшем использовании. Если в первое время можно ограничиться открытыми осушительными системами, пригодными для первичного освоения и окультуривания пахотного слоя почвы, то после завершения осадки и уплотнения торфа состав мелиоративных мероприятий должен непрерывно совершенствоваться применительно к новому характеру биогенного режима. Во время сельскохозяйственной эксплуатации угодья на режим осушения оказывают постоянное воздействие не только агротехнические мероприятия, состав и экология возделываемых культур, но и непрерывно изменяющийся характер почвообразовательных процессов. В этих условиях задача мелиорации заключается в контроле и учете пределов изменчивости показателей водно-физических и химических свойств зоны 94
корнеобитания и своевременном обеспечении растений оптимальными условиями жизни. Это вызывает, с одной стороны, потребность своевременного удаления избытков воды, а с другой, подачу ее на поля при недостатках влаги в почве, применение необходимых агротехнических и агрохимических мелиорации и т. д. Для достижения поставленных целей в активном почвенном слое искусственно создается регулирующая емкость, объем которой определяют расчетом. Во влажные периоды вегетации критический избыток воды свободно уменьшается в этой емкости, а в засушливые периоды она обеспечивает технические возможности своевременного увлажнения корнеобитае- мой зоны. При управляемом режиме на осушаемых землях строят постоянные мелиоративные сооружения и устройства, сохраняющиеся в продолжение всего времени сельскохозяйственной эксплуатации объекта, и системы временных мелиоративных сооружений, состав которых устанавливается в зависимости от изменения показателей биогенного режима. . К постоянным мелиоративным сооружениям относятся водоприемники, насосные станции, водохранилища, ограждающие и основные проводящие каналы, сеть основных закрытых дренажных коллекторов и дрен, дорожная сеть со всеми необходимыми сооружениями, постройки, здания и сооружения эксплуатационной службы, створ наблюдательных колодцев, водомерные посты на реках и каналах и др. К временным относятся дополнительные кротовые или щелевые дренажи, устраиваемые при возделывании сельскохозяйственных культур, а на торфяных почвах— для активизации микробиологической деятельности почвенной микрофлоры; гребни, гряды, узкозагонная вспашка в качестве агромелиоративных мероприятий для ускорения поверхностного стока и отепления почвы; временные оросительные систе- 95
мы, передвижные насосные станции для побудительного удаления избыточной воды и снижения опасных уровней почвенно-грунто- вых вод в периоды, критические по осадкам и влажности. Современные мелиоративные системы строят на основании обстоятельного изучения природных особенностей не только девственных заболоченных или избыточно увлажненных земель, но и осушаемых земель, находящихся в сельскохозяйственном использовании. Закрытая дрена представляет траншею, на дно которой уложен трубопровод из керамических, деревянных или пластмассовых труб. После укладки трубопровода траншею засыпают до уровня дневной поверхности вынутым ранее грунтом. Обычная глубина заложения дрен в торфяных грунтах 1,1—1,3 метра, в минеральных 0,9—1,1 метра. Диаметр керамических труб для дрен 4—5 сантиметров, дрен из пластмассовых материалов от 3,5 до 5 сантиметров. Грунтовая вода поступает в дрены под действием силы тяжести по всей поверхности приемного отверстия, то есть не только сверху, но и с боков и дна. В керамический дренаж вода стекает через зазоры стыков отдельных труб. Ширина такого зазора обычно не более 1—2 миллиметров. При длине каждой дренажной трубы 33 сантиметра на одном погонном метре получаются три стыка, что при ширине зазора в 2 миллиметра образует приемную поверхность дрены около 1500 квадратных миллиметров. 96
Ширина зазора и создаваемая при этом приемная поверхность вполне достаточны для удаления всего количества избыточной воды. Увеличение размеров зазора до 3 миллиметров и более неизбежно сопровождается выносом грунта в полость дренажного трубопровода. Это явление известно в технике под названием суффозии грунта. Во избежание этого стыки труб принято защищать различными материалами, хорошо пропускающими воду и вместе с этим препятствующими выносу грунта в трубы. К таким материалам относятся стекловолокно, различные стеклоткани, строительный войлок, гравий, песок и др. Для предупреждения выпадения в полостях труб болотной руды (окиси железа) грунт при обратной засыпке смешивают с известью и гипсом в отношении 1 : 2 по 65—70 килограммов на 100 погонных метров дрены, или известью по 60 килограммов, или фосфоритной мукой по 75 килограммов на такую же длину дрены. Дренажный или внутренний сток из дрен протекает неравномерно. Наибольший сток грунтовых вод происходит весной в апреле — t^ae, заканчиваясь во второй половине июля, а иногда несколько раньше. Сток возобновляется с наступлением затяжных летних дождей и при обилии осадков продолжается в том или ином объеме осенью и зимой до весны следующего года. Весной величина дренажного стока на торфяных почвах достигает 0,6 литра в секунду с гектара, а зимой в феврале — марте снижается до 0,001 литра в секунду. На почвах супесчаных размеры стока для этих же периодов составляют соответственно 0,4 и 0,0001 литра в секунду с гектара. Чем обильнее грунтовое питание, тем дольше работают дрены. Общий объем стока в определенном отношении характеризует техническую работоспособность построенной дренажной системы. Однако только по одно- 97
му показателю нельзя судить об эффективности мелиорации. Дело в том, что оптимальные условия среды развития сельскохозяйственных культур определяются не объемами дренажного стока, а той оптимальной почвенной влажностью зоны развития корневой системы растений, которая обеспечивает им нормальное водное питание, а также благоприятные условия химическим реакциям почвенных растворов и оптимальные условия среды почвенным микроорганизмам. Если принять во внимание неоднородность водно-физических, механических и химических особенностей осушаемых почвогрунтов, факторов, определяющих характер распределения почвенной влажности, станут понятными недостатки характеристики эффективности дренажа только по объему дренажного стока. Наиболее объективно состояние почвенной влажности в агрономическом смысле характеризуется с помощью изоплет, то есть линий одинаковой почвенной влажности корнеобитаемой зоны дренированного поля. Такие изоплеты строят из ответственных стадий развития сельскохозяйственных культур по материалам полевых систематических измерений почвенной влажности на стационарных пунктах. Если закрытые собиратели обязательно располагают на местности под острым углом к горизонталям дневной поверхности, то для дренажа такое требование не обязательно. Лучший мелиоративный эффект работы дрен наблюдается в тех случаях, когда они располагаются нормально к направлению движения грунтовых вод. Такое расположение называется поперечным. При расположении дренажа параллельно горизонталям дневной поверхности получается продольный дренаж, предпочтительный при слабых уклонах местности. 99
•*• Путь прохождения воды от поля до водоприемника должен быть наиболее коротким, так как при этом потребуется меньше времени для стока. Трассы таких сооружений располагают по тальвегам дневной поверхности и наиболее глубоким местам торфяной залежи или по тальвегам минерального дна болота. Проводящие каналы и коллекторы проложены с необходимым продольным уклоном дна, обеспечивающим допустимые скорости течения воды к водоприемнику и необходимую для своевременного отвода избыточных вод пропускную способность (расход — количество воды протекающей в единицу времени), которую устанавливают расчетом, исходя из объема стока, подлежащего удалению с осушаемого угодья, и сроков его отвода. Поперечные сечения открытых проводящих каналов обычно имеют форму трапеции (рис. 17), а для случаев пропуска больших расходов — параболы. Если канал разрезает несколько разновидностей грунтов, различных по механической прочности (например, сверху слой торфа, под ним пески, ниже оглеенные суглинки), поперечное сечение выемки для него имеет сложное, так называемое полигонал^ * ние. Это объясняется необходимостью устойчиво^.,, сооружения. Каждый слой грунта, прорезаемый выемкой, должен иметь такое заложение откоса, которое обеспечивает ему наибольшую прочность (устойчивость). Для соблюдения условий устойчивости откосы каналов имеют заложение, равное тангенсу угла наклона плоскости к горизонту, которое обеспечивает равновесие грунта в естественном состоянии при .определенной влажности. Известно, что сухой песок почти не удерживается силами сцепления частиц грунта и обра- 99
Рис. 17. Открытый проводящий канал в Белорусском Полесье. зует весьма пологие поверхности склонов. Но тот же увлажненный песок довольно хорошо сохраняет откос -о,. ПЛжением от 1 : 1,5 до 1 : 2. Глины в сухом или не- Если зстрк ;м состоянии удерживаются в выемках .tQTr.V"w вертикальными стенками, а те же глины, насыщенные водой, плохо держатся в выемке и растекаются с образованием очень пологих откосов. Очевидно, что формирование устойчивого профиля тесно связано со знанием физико-механических свойств грунтов не только в их естественном состоянии, но и в рабочем, то есть во время эксплуатации канала. В неустойчивых грунтах и в особенности в тех случаях, когда основание откоса располагается в водона- сыщенной зоне, возникает потребность искусственно- 100
го закрепления подошвы откоса и его неустойчивой части. В осушительной практике устойчивые разновидности грунтов встречаются сравнительно редко. К таким грунтам относятся плохо- и среднеразложившиеся торфяные грунты, преимущественно гипново-сфагно- вые, моренные глины и суглинки и некоторые щебенистые грунты, связанные аллювиальными суглинками в приморских низменностях.
водоприемники
Под водоприемники при осушении используются ручьи, реки, озера, иногда и редко пруды, овраги и балки. Расширение пашни с постепенной вырубкой лесов и распашкой склонов ускоряло поверхностный сток, усиливало энергию размыва поверхности, особенно на легких почвах, что неизменно сопровождалось обмелением рек и зарастанием их русла. В 1893—1899 годах под руководством профессора Петровской сельскохозяйственной академии М. К.Тур- ского были проведены обширные работы по изучению водоохранной и водорегулирующей роли леса в речном стоке. Исследования, захватившие верховья бассейнов рек Оки, Волги, Днепра, показали решающее влияние лесонасаждений на формирование жидкой и твердой фазы речного стока. В 1913 году А. Д. Брудастов обращал внимание на необходимость ограничения вырубки лесов на болотах, учитывая их большое водоохранное значение. Постройка мельничных плотин на небольших реках всегда сопровождалась заболачиванием и подтоплением пойменных земель, заилением и зарастанием речного русла. Значительно большее неблагоприятное воздействие на небольшие реки (основные объекты осушительных мелиорации) оказывали в недалеком прошлом многочисленные заколы или язы, устраиваемые прибрежным населением для ловли рыбы. Эти устройства, применявшиеся в течение столетий, превращали в непроходимые болота обширные и богатые поймы многих рек в Ивановской, Московской, Смолен- 103
ской, Калининской, Брянской, Ярославской и других областях. Не остаются без последствий и катастрофические паводки, прокладывающие новые направления русла по новым участкам поймы. При этом прежние русла, образуя озера-старицы, обычно заполняются наносами. Любопытна картина блуждания русла реки Суры по своей пойме около города Пензы, отмеченная топографическими съемками в конце XVIII и конце XIX столетий (рис. 18). Таким образом, река и ее русло непрерывно меняются, сохраняя лишь общее направление в природном ландшафте. Многие заболоченные реки с широкими заболоченными поймами, представляющие наибольший интерес для мелиораторов, образовались путем зарастания многочисленных послеледниковых озер. Такие часто огромные и нередко почти недоступные в естественном состоянии пойменные болота, занимающие многие тысячи гектаров, располагаются по верхним и средним течениям заболоченных рек. Так, Волга вытекает небольшим ручейком из обширного полузыбкого болота и вьется едва заметной лентой среди непроходимых трясин. Заболоченность верховьев Волги определяют не абсолютные размеры водосборной площади и не расходы реки, а наличие обширных болот в ее истоках. Наиболее широкая пойма реки Неруссы в Орловской и Брянской областях шириной 1—6 километров расположена в верхнем и среднем течении реки. Особенно ярко происхождение обширных заболоченных пойм путем зарастания послеледниковых озер наблюдается на реке Пр- 104
Листь в Псковской области. Огромная площадь поймы этой реки почти в 75 тыс. гектаров до сих пор сохраняет цепь послеледниковых озер. Продольный уклон этой реки почти на всем протяжении меньше 0,00002. На озерный характер образования этого огромного пойменного болота указывает повсеместное наличие озерных сапропелей, залегающих под плавающим торфяным ковром. В качестве рек-водоприемников в осушительных мелиорациях обычно используют сравнительно небольшие реки, притоки относительно крупных рек. В сущности только эти реки и являются объектами мелиоративного строительства для сельскохозяйственного осушения. *?» Важнейшей неотъемлемой частью всякой осушительной системы служит водоприемник, имеющий для осушения такое же значение, какое имеет надежный источник воды для орошаемого земледелия, или как хороший и прочный фундамент для устойчивости здания и сооружения. От технического состояния водоприемника зависят не только возможности, но и количественные и качественные стороны осушительных мелиорации. Водоприемник пригоден для мелиоративных целей, если его поперечные размеры и продольные уклоны достаточны для быстрого и своевременного удаления всей избыточной воды с осушаемой территории, без оказания подпора на регулирующую, проводящую и ограждающую сеть дрен и каналов в течение всего вегетационного периода. Недостаточные пропускная способность и емкость речного русла или опасное наличие подпоров в осушительных каналах делают водоприемник непригодным для использования в осушительных целях в естественном состоянии. В приро- 106
де сравнительно немногие ручьи, реки и озера отвечают мелиоративным требованиям. Некоторые из них не в состоянии вместить без заметного подъема уровней поступающую воду; другие имеют извилистое русло с ничтожными продольными уклонами дна; у третьих малые поперечные сечения русла чередуются с большими расширенными участками — плесами и режим речного стока имеет неравномерный характер. У многих водоприемников русло летом зарастает водной растительностью, которая не только уменьшает и без того недостаточную их пропускную способность, но одновременно повышает шероховатость русла, поднимая горизонт воды почти до бровок русла и удерживая его в таком положении в течение всего года. Особенно сильно сказывается состояние водоприемника, когда он протекает непосредственно на осушаемой территории и водный режим последней полностью зависит от него. В таких случаях неудовлетворительное состояние водоприемника предопределяет технические и экономические возможности, сроки и стоимость осушительных мероприятий. В дореволюционное время многие пойменные сенокосы оставались неосушенными только потому, что исправление и улучшение технического состояния водоприемника было невероятно трудным делом. Крестьянское население многих сотен деревень и сел по заболоченным рекам Московской, Владимирской, Ярославской, Смоленской, Брянской областей, по рекам Белоруссии и Украины вынуждено было в летнюю страду косить сено по пояс в воде, вынося на руках тяжелую сырую траву на суходолы, так как высушивать ее на месте было нельзя — вровень с поверхностью болота стояла вода. Экскаваторной промышленности в царской России не было, а к началу первых работ по урегулированию 107
рек-водоприемников в молодой Советской республике имелось три старых американских экскаватора. Первыми обширные работы по урегулированию заболоченного русла после Октябрьской революции были выполнены на реке Дубне в Московской области. Эти работы послужили, по образному выражению А. Д. Брудастова, «университетом» для первых поколений советских мелиораторов. В Дубненском «университете» впервые в СССР были изучены новые способы урегулирования водоприемников, наиболее рациональные в условиях социалистического землепользования. В процессе строительства были вскрыты не только трудности, но и многие неблагоприятные особенности открытых русл в насыщенной водой среде и в различных грунтовых условиях, встречаемых на заболоченных поймах. Это потребовало изучения причин появления и развития деформаций с последующей разработкой устойчивых форм русла и конструкций креплений выемок. При социалистическом землепользовании соблюдение интересов отдельных частных лиц на землю перестало быть главным требованием при проектировании выправительной трассы регулируемой реки. Представилось возможным принимать за основу техническую и экономическую целесообразность расположения трассы в плане. На рисунке 19 пунктирной линией показана выпрямленная часть реки в условиях дореволюционного времени, причем соблюдалось требование, чтобы «разрезаемые» трассой отдельные изгибы русла образовывали равновеликие по площади участки A—1, 2—2, 3—3 и т. д.). В современных условиях трасса между теми же пунктами (А и Б) располагается с учетом лучших грунтовых условий, имеет меньшую кривизну и проходит более короткий путь. В царское время, когда основными средствами строительства были лопаты и тачки, дополняемые иногда водоотливом ручными насосами, трудности ис- 108
полнения глубоких выемок ограничивали возможности постройки открытых и закрытых осушительных систем. Сравнительно небольшая глубина водоприемника не обеспечивала бесподпорной работы дрен и каналов, что вносило определенные ограничения в сельскохозяйственное использование осушаемых земель. Водно- воздушный режим в таких случаях имел выраженный стихийный характер, зависящий от климата. Понятно, что основным направлением сельскохозяйственного использования осушаемых земель было улучшение естественных сенокосов, главным образом улучшение и облегчение условий уборки сена. Регулирование рек с целями осушения сводится к устранению причин, вызывающих высокое положение уровней воды с созданием благоприятных условий для быстрого и своевременного удаления избытков воды, вредных для жизни сельскохозяйственных растений. Для осушения нужны водоприемники с низким положением горизонта воды в расчетные периоды. Если последнего нет, осушить болото или заболоченную территорию самотеком нельзя и приходится переходить на механическое осушение с помощью насосных станций. К числу естественных неблагоприятных причин относятся прежде всего чрезвычайно малые продольные уклоны рек-водоприемников, не обеспечивающие бы- Рис. 19. Выправитель- ная трасса регулируемого водоприемника: f, 2, 3— равновеликие площади; 4—выправляемое русло; 5 — современное положение выправительной трассы реки. 109
строго удаления воды за пределы осушаемой территории. Сюда же относится неравномерность поперечных размеров русла по длине реки, то излишне широкой и глубокой (так называемые плесы), то крайне узкой и мелкой, а иногда и совсем теряющейся в плавающем торфяном ковре на заболоченных поймах. К неблагоприятным природным факторам на заболоченных реках относятся и многочисленные перекаты, как бы перекрывающие высокоподнятым дном свободный сток речной воды. Эти явления сказываются на скорости речного потока, очень малой на широких плесах, большой на узких перекатах и едва заметной в плавающем торфяном ковре речного русла. Одной из важнейших причин, способствующей постоянству высокого подъема и положения уровней воды в реке в продолжение всего вегетационного периода, служит водная растительность. К числу искусственных причин, приводящих часто к возникновению и развитию болот и затрудняющих их осушение, относится постройка язов, мельничных плотин и гидроэлектростанций на равнинных реках для энергетических и транспортных целей. Это, конечно, не означает, что плотины на малых реках строить не следует. Дело сводится лишь к учету при этом интересов земледелия. Нужно своевременно предусматривать и предупреждать развитие нежелательных явлений затопления пойменных земель, а также подтопления и заболачивания сельскохозяйственных и лесных угодий. Наиболее распространенным и технически более совершенным способом создания удовлетворительного водоприемника для целей осушения является его урегулирование, то есть образование нового русла с правильными формами и размерами поперечных сечений и однообразным продольным уклоном дна, быстро и беспрепятственно удаляющего самотеком избытки воды за пределы осушаемой территории. 110
Однако в ряде местностей, например на приморских низменностях, дневная поверхность которых часто располагается ниже уровня моря, на широких и безуклонных плавнях, громадные площади которых расположены в устьях рек Кубани, Днепра, Терека, самотечный отвод воды практически невозможен, так как для этого потребовалось бы понизить уровень воды в морях, куда впадают такие реки. В таких условиях осушение приобретает характер механического с применением машинной откачки воды при помощи насосных станций. Для ограничения объемов перека^ чиваемой воды и удешевления эксплуатации осушаемую площадь ограждают со стороны моря (от возможных приливов) высокими дамбами, а со стороны предгорий (от стока дождевых осадков) — нагорными каналами. При наличии дешевых источников энергии с помощью машинного водоподъема можно одновременно с осушением сохранять в девственном состоянии ценные и интересные природные ландшафты, такие, например, как бывшее Заболотское озеро на Дубнен- ской пойме под Москвой. Механическое осушение позволит сохранить в нетронутом виде некоторые участки реки Пры в Мещерской низменности, где до сих пор встречаются реликтовые выхухоли и недавно возвращенные сюда бобры. Вместе с этим стоимость осушения с машинным водоподъемом всегда выше как по единовременным капиталовложениям, так^ главным образом по эксплуатационным расходам. Устранение естественных неблагоприятных причин при урегулировании рек-водоприемников связано с выполнением определенного комплекса гидротехнических работ, связанных между собой. Недостаточные продольные уклоны реки не только не обеспечивают своевременность отвода воды, но одновременно создают ничтожные скорости, благо- 111
приятные для развития водной растительности. Малые уклоны, в свою очередь, связаны с извилистостью русла, а стало быть, и с его неравномерными поперечными размерами по длине реки. Чередование плесов с перекатами сопровождается неравномерным режимом речного стока, образуя в одних местах кривые подпора, а в других явления спада, что сопровождается не только дополнительными гидравлическими потерями, но и неблагоприятным режимом насосов. Поэтому, устраняя те или иные природные недостатки, нельзя забывать о их взаимосвязи и о последствиях, которые могут возникнуть. Для предупреждения интенсивного зарастания русла и выпадения наносов речной поток должен обладать определенными скоростями. Тонкие илистые наносы и частицы аморфного торфа транспортируются потоком при скоростях 0,25—0,35 сантиметра в секунду. Чем крупнее частицы грунта, тем большие скорости нужны для их транспорта. Достаточно вспомнить бурные горные потоки, переносящие крупные камни, чтобы понять значение уклонов и скоростей в жизни реки. Между тем заболоченные реки-водоприемники с извилистыми руслами, незначительными продольными уклонами имеют и малые скорости потока. Одним из наиболее распространенных и основных приемов устранения перечисленных недостатков служит спрямление серпантин или извилин реки с приданием руслу в плане плавно изменяющихся криволинейных очертаний. Следует, однако, иметь в виду, что каждое отдельное спрямление увеличивает уклон только между соседними точками, то есть между началом и концом спрямления, и тем са^ь\^ улучшает скорости лишь на ограниченном участке. Задача состоит в том, чтобы путем выправительных мероприятий получить более или менее одинаковую скорость на всем протяжении реки или увеличивающуюся к устью. Для этого нужен более или менее однооб- 112
разный уклон дна не только на спрямлениях, но и несколько ниже границы осушения — на так называемом сбросном участке. Построенные в конце двадцатых годов на реках Ужа и Осьма в Смоленской области отдельные, хотя и довольно значительные по протяжению стремления не принесли положительных результатов. Таких неудачных примеров частичного урегулирования водоприемников достаточно много в мелиоративной практике. Получаемая в этих случаях кажущаяся экономия средств носит временный характер и вскоре обращается в крупные убытки при сельскохозяйственном использовании осушаемых земель, так как пойменные земли продолжают затапливаться паводками, а осушительная сеты работая в постоянном подпоре со стороны неудовлетворительного водоприемника, не приносит желаемого мелиоративного эффекта. Если внимательно присмотреться к потоку в искусственном прямолинейном канале, нетрудно заметить, что ось потока постепенно прижимается то к одному, то к другому берегу, образуя криволинейные очертания. Поток как бы намеренно удлиняет свой путь, изгибаясь в плане по кривым эллипса. Такая закономерность извилистого очертания русла получила название закона Фарга, изучавшего это явление на реке Гаронне во Франции и опубликовавшего полученные результаты в 1868 году. Фарг установил, что глубокие места на речных поворотах тем глубже^ембольшекривизна реки; мелкие места соответствуют участкам перехода одного поворота русла реки в другой, то есть находятся на прямом участке русла, и, наконец, глубины и мели всегда находятся на некотором расстоянии вниз от перегиба русла реки. Закономерности Фарга заставляют осторожно относиться к нередко назначаемой прямолинейности русла. Длительное сохранение прямолинейности русла 113
неизбежно сопряжено с искусственным прочным закреплением его форм. За наиболее устойчивую форму выправительных трасс при урегулировании рек-водоприемников в плане необходимо принимать криволинейную, при очертании отдельных кривых — по уравнению эллипса. После того как построено новое русло реки с плавным криволинейным очертанием, весенние и летне- осенние паводки, как показывают наблюдения, в течение долгого времени продолжают пользоваться заброшенными старицами. Паводковые воды весной и осенью идут одновременно по старому и новому руслам, причем часто большая часть расхода проходит не по новому, казалось бы, более совершенному руслу, а по старому. Существенную роль в жизни реки играют широкие, часто прямолинейные и глубокие плесы, нередко в несколько раз превышающие своими размерами необходимые оптимальные величины живых сечений. Такие плесы в новой выправленной трассе превращаются в своего рода отстойники для наносов, приносимых речным потоком в течение нескольких первых паводков. Если не учитывать этого явления, глубокий плес быстро заполняется наносами, обращается в заиленный участок, затрудняет речной сток и поднимает уровень грунтовых вод на прилегающих пойменных землях. Для создания однообразного призматического русла на всем регулируемом участке реки необходима система выправительных сооружений. На верхнем и нижнем створах исключаемых стариц возводят земляные плотины-перемычки, закрывающие проход паводковых вод по старым руслам. Гребень плотины должен возвышаться на 0,5 метра над поверхностью прилегающей поймы с тем, чтобы вода не переливалась во время паводков. Ширину перемычки по гребню делают достаточной для проезда транспорта. Вте- 114
ле низовой перемычки закладывают трубу для выпуска полой воды в новое русло по мере опускания горизонта в реке. На широких плёсах во избежание стихийного отложения наносов направление потока регулируют выпра- вительными сооружениями, траверсами и бунами. При этом траверсы (иногда их называют продольными дамбами) располагают параллельно, а буны— под некоторым углом к динамической оси потока. Динамическая ось — это линия, мысленно проведенная вдоль потока через точки с наибольшими скоростями течения. Обычно наибольшая скорость поперечного сечения находится над наибольшей глубиной, и потому практически за динамическую ось потока можно принимать линию, проходящую над наибольшими глубинами русла. Вследствие перемещения динамической оси к вогнутому берегу скорости течения там всегда значительно больше, чем у выпуклого. Этим объясняются размывы вогнутого берега с образованием ниже по течению косы наносов. Для защиты вогнутых берегов от размывов устраивают регулирующие сооружения (главным образом буны), за счет чего динамическая ось несколько отжимается, образуя плавное криволинейное очертание потока. Выправительные сооружения в осушительной практике обычно возводят из местного грунта, строительного хвороста, дерна и другого материала. Для выправления потока на горных реках используют камень и сооружения из железобетона. Урегулированный водоприемник в зависимости от геолого-гидрогеологического строения речной долины и поймы оказывает то или иное влияние на окружающую природную обстановку. Огромное воздействие на жизнь поймы оказали регулировочные работы по реке Дубне в Московской области. Непроходимые обширнейшие пойменные торфяные болота после сброса вековых запасов болотной воды опустились на минеральное дно. Жидкий торф с течением времени настолько окреп и уплотнился, «что оказался доступным для последующего осушения. Лишь в ме- 115
стаж близкого расположения у поверхности грунтовых вод влияние урегулированного водоприемника проявилось незначительно. Отрегулированное русло реки Неруссы в Орловской и Брянской областях не только обеспечило осушение значительной площади пойменных земель, но одновременно понизило уровни грунтовых вод настолько, что отпала потребность в постройке осушительной сети на многих участках поймы, главным образом примыкающих к новому руслу. Выборочная осушительная сеть потребовалась лишь вблизи притеррасных склонов в местах выхода или близкого положения к дневной поверхности напорных грунтовых вод. Последнее обстоятельство, помимо сокращения общих капиталовложений на мелиоративное строительство, весьма существенно сказывается на снижении ежегодных эксплуатационных расходов за осушительной сетью, так как ее протяженность значительно сокращается. Используя результаты регулирования реки Неруссы, показавшие возможности осушения торфяной залежи на всю толщу, при врезке дна реки в песчаные отложения с хорошими показателями фильтрации (более 2,5—3 метров в сутки) А. Д. Брудастов предложил так называемый донный способ осушения. Он указывал, что при осушении болот, когда русло реки или канава прорезает всю толщу залежи до минерального дна, если последнее обладает сравнительно большим коэффициентом фильтрации, например при песчанистом грунте, мелиоративный эффект получается достаточно высоким. В последующее время этот прием глубокого или донного осушения торфяных болот с помощью редких открытых каналов, врезанных дном на 0,3— 0,5 метра в подстилающие торф пески, был неоднократно повторен и проверен в Белоруссии, на Каль- ском болоте под Рязанью и в других местах. Теоретические основы расчета глубокими каналами разработаны С. Ф. Аверьяновым. Этот прием осушения болот выраженного грунтового питания получил в мелиоративной практике СССР название способа осушения редкими глубокими каналами. Сток вековых запасов болотной воды после урегулирования водоприемника завершается при благо^ 116
приятном геологическом строении поймы в течение одного — двух лет. За это время основные массы свободной воды стекают в водоприемник, а находившийся во взвешенном состоянии торфяной ковер постепенно садится и уплотняется. Почти безуклонная до осушения дневная поверхность пойменных болот по мере стока избытков воды приобретает новые формы, копирующие в значительной мере рельеф минерального дна. Поэтому при осушении пойменных болот технически и экономически более целесообразно первоначально урегулировать водоприемник, а проектирование и строительство осушительной сети проводить лишь после завершения первичной осадки торфяной залежи. •!• После осушения и осадки торфа из болотного травостоя вскоре исчезают многие виды осок, топяные хвощи, рогозы, ситники. Новые условия водного и воздушного режимов оказываются более благоприятными для деревьев и кустарников (различных видов ивы, бересклетов, калины, березы, смородины, хмеля), а из травяной растительности для тростников, многих зонтичных, таволги. К таким условиям хорошо приспосабливаются и дают ежегодный прирост такие ценные породы деревьев, как ель, сосна, дуб, ольха. Вместе с этим естественная смена растительности протекает сравнительно медленно, растягиваясь иногда на несколько лет, и поэтому с хозяйственной и экономической стороны ее нельзя признать допустимой. Вмешательство в этот процесс человека позволяет в течение двух — трех лет заменить естественную растительность на более полезную и необходимую. Различные мелиоративные мероприятия, проводимые с этими целями, называют культуртехническими ме- лиорациями. 117
Рис. 20. Корчевальная машина. Рис. 21. Машина для сбора выкорчеванных
Устранение неблагоприятных условий в осушаемом активном почвенном слое и составляет главную задачу культуртехнических мелиорации и первоначального сельскохозяйственного освоения осушаемых земель. Удаление мелколесья и кустарниковой растительности для Заведения сенокосов и пашни имеет в нашей стране многовековую историю. Начиная с XV века, во многих грамотах монастырям и служилым государевым людям указывалось на необходимость «луги расчищать и сенокосы заводить». Такие указы относились по существу к работам, получившим в настоящее время название культуртехнических мелиорации. К культуртехническиммелиорациям относятся: удаление мелколесья и кустарника, кочек и торфяного очеса; корчевка пней (рис. 20) и остатков древесных Рис. 22. Современная уборка камня на осушаемых землях. 119
корней (рис. 21), уборка камней (рис. 22) из пахотного слоя; засыпка ям и рвов, мешающих обработке поля; планировка поверхности; подъем пласта осушаемой целины с его разделкой; прокатывание и выравнивание поверхности торфяных почв; внесение необходимых органо-минеральных удобрений и извести; посев и уборка предварительных культур, обеспечивающих биологическое разрушение растительных остатков ы оструктуривание пахотного горизонта. Одновременное и хорошее проведение культуртехнических мелиорации оказывает решающее влияние на последующее сельскохозяйственное использование осушаемых земель. Именно этими причинами объясняются потребности глубокой первоначальной вспашки болотной целины (не менее чем на 30—35 сантиметров, а иногда даже до 50), необходимость самой тщательной разработки и разделки пласта, требующей нередко трех — пяти и более проходов тяжелых дисковых борОН )И Т. Д. Подъем и разделка пласта осушаемых целинных земель еще не создают требуемых условий для успешного произрастания культурных растений. В большинстве случаев в этот первоначальный период в новой почвенной среде сохраняются остатки вредных химических соединений, образовавшихся в условиях длительного избыточного увлажнения; происходит медленная смена микрофлоры; почвенный микробио- зис лишен пока благоприятных условий развития; высокой остается кислотность почвы. Все это накладывает определенные ограничения на выбор возделываемых сельскохозяйственных культур, позволяя использовать из них менее прихотливые и менее требовательные в условиях несформировавшейся почвенной среды. Такие культуры принято называть предварительными. Период предварительных культур до сдачи осушаемой площади в нормальную сельскохозяйственную 120
эксплуатацию только в самых благоприятных и исключительных случаях может ограничиваться одним сезоном. Обычно же под предварительными культурами осушаемые земли, в особенности торфяные, занимаются два—три года, на юге меньше, в центральной полосе и на севере дольше, что зависит от активности разложения верхних слоев осушаемого торфяника. Под предварительное освоение используют посевы овса, вико-овсяных мешанок, кормовой капусты, некоторых корнеплодов: репы, турнепса, брюквы, реже картофеля и других сельскохозяйственных культур.
использование осушаемых земель
Сельскохозяйственное использование осушаемых земель или, как принято говорить, их освоение начинается после того, как построена вся осушительная сеть и завершены работы по окультуриванию пахотного слоя болотной целины, когда поля и осушаемая территория связаны дорогами с хозяйственными центрами и выполнены все другие необходимые мелиоративные мероприятия. Нормальному использованию осушаемых земель предшествует сдача построенной осушительной системы со всеми сооружениями и зданиями эксплуатационной службе и землепользователю. Чем доброкачественнее выполнены мелиоративные работы, чем лучше и тщательнее подготовлен для посева активный слой почвы, тем выше хозяйственный эффект с осушаемых земель. Регулярное получение хороших урожаев служит контролем полноты и качества построенного мелиоративного комплекса. Многовековая народная мудрость гласит: «наездом хлеба не напашешь», «без хозяина земля круглая сирота», «лучше голодай, да добрым семенем поле засевай» и др. В этих и других пословицах народ отразил то отношение к земледелию, без которого нельзя добиться хороших хозяйственных результатов. Агроном-мелиоратор должен не только следить за выполнением всей полевой агротехники: от подготовки семян и удобрений до полного завершения добросовестной уборки урожая, но и систематически проверять слаженность работы всех звеньев осушительной системы. 123
Знание агротехнических особенностей земли, умение своевременно внести в технологию растениеводства необходимые поправки, вызываемые природно- климатическими условиями вегетационного периода, своевременное исправление подмеченных недостатков осушительной системы и другие меры обеспечивают высокую отдачу земли в виде необходимых человеку урожаев. Рациональное земледелие не терпит казенного шаблона. Оно требует от агронома познания индивидуальных особенностей каждого используемого в хозяйстве земельного участка, знания биологических особенностей возделываемых культур, их требований к почве, свету, теплу. В качестве примера можно назвать многовековую практику древнейшего очага отечественного овощеводства в Ростове-Ярославском, где отработана своя агротехника овощеводства, наиболее полно учитывающая особенности местной природы. Колхозники с детства приучаются выделять почвы «луковые, огуречные, морковные, петрушечные, капустные» и другие. Нарушение выработанных правил использования земли, не отвечающее требованиям определенной культуры, неизбежно приводит к неблагоприятным последствиям. Академик С. Струмилин считает, что на освоение одного гектара земли каждое поколение земледельцев за 30—40 лет расходует до тысячи человеко-дней труда. Поэтому признать землю за даровое природное благо, даровым, по его справедливому замечанию, «можно лишь в порядке глубокого недоразумения». В чем же заключаются особенности земледелия на осушаемых почвах? 124
На осушаемых минеральных почвах после удаления ненужных и вредных избытков воды и обязательного первоначального окультуривания активного почвенного слоя почвообразовательные процессы микро- биозиса, тепловой и газовый режимы формируются в тех же направлениях, что и на смежных суходольных почвах. Следовательно, агроном-мелиоратор, работающий на таких почвах, должен владеть опытом и хорошими знаниями по агротехнике местных аналогичных почв. Совершенно других приемов требуют осушаемые органические или торфяные почвы. Последнее вызывается прежде всего самой природой торфяных болотных почв. Если на минеральных почвах процессы разложения органического материала имеют несколько подчиненный характер и затрагивают только часть активного почвенного слоя, то на торфяных этот важнейший биохимический почвообразовательный процесс захватывает значительно большую толщу торфяника. Наибольшая активность процессов микробиозиса на органических почвах в силу особенностей их теплового режима отмечается в самых верхних слоях. В этих слоях происходит энергичное разрушение клетчатки целлюлозно-разрушающими бактериями. На некоторой глубине процесс постепенно затухает и ниже 35 сантиметров от поверхности проявляется весьма пассивно. Верхний слой торфяной почвы ежегодно активно разрушается, часть продуктов минерализации используется растениями, а часть промывается талыми и дождевыми водами в нижние почвенные горизонты, повышая их объемный вес. Чрезмерная активность процессов минерализации торфа приводит к тому, что корневая система культурных растений не в состоянии использовать полностью продукты минерализации и нередко значительная их часть (главным образом азот, калий, кальций) выносится грунтовыми водами в дренажную сеть. 125
На минеральных почвах развитие процессов ми* кробиозиса начинается почти одновременно со временем их весенней спелости. На почвах торфяных тепловой режим в этот период складывается резко отлично от смежных минеральных. Из-за плохой теплопроводности весной они прогреваются очень медленно, и нередко в центральных и северо-западных областях европейской части страны мерзлота полностью исчезает лишь в конце июня, а иногда даже в начале июля. К началу июля температура в таких почвах на глубине 10—15 сантиметров повышается до +13—14 градусов Цельсия. В это же время в полдень поверхность торфа нередко нагревается до +30—40 градусов (в середине июля даже до 50), а ночью она охлаждается до температуры образования росы. Эти особенности осушаемых торфяных почв не благоприятствуют активизации микробиологических почвенных процессов в первую половину вегетационного периода. Если на минеральных почвах питание растений азотом с самого начала вегетационного периода происходит как за счет искусственного внесения азотных удобрений, так и за счет результатов жизнедеятельности почвенной микрофлоры, то на торфяных, несмотря на огромные запасы органического вещества, все культурные растения в первую половину вегетации (до конца июня-—начала июля) испытывают азотное голодание. В это время жизненные процессы бак- терий-нитрификаторов здесь угнетены неблагоприятным тепловым режимом. По-видимому, с недостатком азотного питания в начале вегетационного периода связано медленное развитие всех культурных растений, выращиваемых на торфяных почвах. И несомненно, с избытком азота во вторую половину вегетации связано не только активное развитие всех культурных растений, но и буйное развитие сорняков. 126
Минерализация верхних слоев торфяных почв протекает особенно энергично при возделывании овощных, пропашных и частью зерновых культур. При культуре многолетних трав этот процесс идет менее энергично, что объясняется менее благоприятным тепловым режимом и большим количеством пожнивных остатков, оставляемых в почве после завершения вегетационного периода. При возделывании овощей и пропашных культур значительная часть поверхности почвы остается свободной и потому лучше освещается и прогревается солнцем. Это создает более благоприятные условия для жизнедеятельности почвенной микрофлоры, активизируя процессы разложения органического материала до полной минерализации. В итоге наблюдается систематическая ежегодная утрата органического материала, известная под названием «сработки торфа». Величина сработки достигает 2—3 сантиметров торфяного слоя. Образующийся к середине вегетации на торфяных почвах избыток азота нередко приводит к полеганию зерновых культур, а при культуре картофеля — к ухудшению его столовых качеств и энергичному развитию надземных вегетативных органов, Избежать этих неблагоприятных последствий можно лишь в некоторой мере уменьшением нормы высева зерновых, квадратно-гнездовой посадкой картофеля и другими агротехническими приемами. Однако основное решение этой задачи в селекционной работе, направленной на выведение устойчивых растительных форм в условиях болотной культуры. Это обширнейшее поле деятельности для селекционеров. Земледелие на осушаемых торфяных почвах должно учитывать и отличный водный режим по сравнению с почвами суходольными. Так, если на минеральных почвах мертвый запас почвенной влаги, которую культурные растения не в состоянии использовать, составляет 14—20 процентов от полной влагоемко- 127
сти, то на торфяных эта величина достигает 40 процентов. Поэтому при возделывании овощей на торфяных почвах возникает потребность в их увлажнении. При этом зерновые культуры и картофель, как правило, в орошении не нуждаются. Наиболее важной составной частью любых севооборотов на осушаемых торфяных почвах, приносящих наибольший хозяйственный и экономический эффект, несомненно являются многолетние искусственные луга и культурные пастбища. При правильной агротехнике и надлежащем подборе травосмесей искусственные луга в состоянии приносить за два укоса более 100—110 центнеров с гектара первоклассного сена. Урожаи на таком уровне при соответствующем уходе сохраняются в течение нескольких десятков лет. На Яхромской опытной станции под Москвой культурные луга, заложенные в 1919—1920 годах Б. Д. Оношко, при должном уходе давали до 1958 года по 35—40 центнеров сена с гектара за один укос. При использовании торфяных почв под многолетние травы ежегодная сработка торфа снижается до 0,2—0,3 сантиметра в год. Все сказанное относится главным образом к низинным и пойменным болотам. Немного сложнее освоение переходных и тем более верховых торфяных болот. Моховой очес, повышенная кислотность, значительная инертность почвенного микробиозиса, отсутствие благоприятных экологических условий для развития микрофлоры и ряд других факторов затрудняют развитие процессов окультуривания корнеоби- таемого слоя, в связи с чем требуются более длительный период времени для его создания и иные агротехнические приемы. Осушенное верховое торфяное болото Борщовское в Ивановской области в течение восьми лет настойчивых мероприятий по окультури- 128
ванию так и не принесло ожидаемых результатов. Такие торфяники нуждаются прежде всего в биологическом заражении пахотного слоя микрофлорой, что достигается внесением значительных количеств навоза и т. п. Разложение и минерализация торфа на верховых болотах протекают значительно медленнее, а подготовка активного почвенного слоя на них гораздо дольше. Такие болота нуждаются в больших количествах извести, фосфора, калия, а в течение первых лет культуры обязательно в азотных удобрениях. Задача мелиоратора и агронома сводится к постоянному совершенствованию почвенного плодородия с использованием для этого накапливаемого опыта, знаний и достижений науки. Земельный фонд СССР, определяемый в 22,3 млн. квадратных километров, отличается весьма разнообразными природными условиями. Из общей площади более 17,5 млн. квадратных километров, или 87,1 % находится в области избыточного и достаточного увлажнения. При этом примерно 58% всей территории страны расположено в холодных районах, где возделывание зерновых хлебов невозможно по тепловому режиму. Районы с благоприятным сочетанием климатических и почвенных условий занимают у нас сравнительно ограниченные площади. К настоящему времени вся площадь черноземов и богарных земель в СССР уже включена в сельскохозяйственное производство. Дальнейший прирост пашни возможен за счет освоения осушаемых земель и расширения применения орошения в засушливой зоне, то есть самого широкого развития в стране сельскохозяйственных гидротехнических мелиорации. С помощью орошения в засушливой зоне целесообразно возделывать высокоценные сорта пшеницы, 12?
риса и другие аналогичные по ценности сельскохозяйственные культуры. Наряду с этим широкое развитие осушения в обширной нечерноземной полосе в состоянии внести весомый вклад в разрешение проблемы производства зерна, мяса, молока и других продуктов. О крупном значении осушительных мелиорации в общем поднятии производства зерна свидетельствует опыт Прибалтийских республик. Мелиоративное строительство, осуществляемое там в течение двух последних десятилетий, коренным образом улучшило неблагоприятный водный режим сельскохозяйственных угодий. На этой основе несоизмеримо повысилась эффективность механизации и химизации растениеводства. При росте валового сбора и значительном повышении урожайности посевные площади под зерновыми культурами значительно сократились. Основой повышения производительности дерново- подзолистых почв нечерноземной полосы на фоне современных осушительных систем служит обеспеченность их требуемым количеством необходимых удобрений, что в значительной мере связано с са^лым широким развитием животноводства. Осушение низинных и частью переходных болот в нечерноземной полосе — это в первую очередь гарантированная и высокопродуктивная кормовая база социалистического животноводства. Вот почему такие болота следует считать исключительным национальным богатством. Значительная часть торфа может и должна быть использована в качестве основного ресурса для увеличения органических удобрений почв нечерноземной полосы. Низинные болота экономически целесообразно использовать для организации на них кормовых угодий, а вблизи промышленных и крупных населенных пунктов для выращивания овощей. Следует решительно возразить против современной, н сожалению, еще 130
распространенной в практике выработке торфа низинных болот на топливо. Недооценка значения культурного лугопастбищно- го хозяйства и роли осушения привела к тому, что в последние годы свыше 47 процентов кормов летнего периода производилось на пашне, что значительно удорожало себестоимость всей животноводческой продукции. По данным Латвийского научно-исследовательского института сельского хозяйства, себестоимость центнера молока при содержании стада на культурных пастбищах составляет в среднем 3,45 рубля, а при выпасе на однолетних лугах 13,15 рубля.
основные районы осушения СССР
Мещерская низменность, или просто Мещера, занимает огромную территорию на восток от Москвы. В плане этот край имеет форму почти правильного равнобедренного треугольника (рис. 23). Свое название Мещера получила от древних финских племен «мери» и «мещеры», некогда заселявших эти места. Население некоторых сел и деревень вдали от транспортных путей до нашего времени в некоторой мере сохранило черты своей национальности. В Мещерском крае можно увидеть лесные озера с темной водой, обширные болота, покрытые ольхой, одинокие, обугленные от старости избы лесников, пески, можжевельник, вереск, косяки журавлей и знакомые нам под всеми широтами звезды,— писал в свое время К. Паустовский. Впервые Мещерская равнина со своими непроходимыми лесами и болотами упоминается в летописях Рязанского княжества в XI веке. В то время столица княжества находилась на месте современной старой Рязани против города Спасска. В 1237 году этот город был взят, разрушен и сожжен ханом Батыем. После разрушения прежней столицы резиденция была перенесена в Переяславль Залесский на устье реки Трубеж. Уничтожив старую Рязань, Батый двинулся на Москву и в том же году по дороге полностью сжег Коломну, другой крупный в то время населенный пункт Мещерского края. Коломна до XIV века входила в состав Рязанского княжества. Коломна видела полки Болотникова и пережила 133
польскую интервенцию Лисовского. С периодом польской интервенции на Мещере связано еще одно место, расположенное в богатейшем, так называемом Фаустовском расширении поймы реки Москвы, простирающемся на 30 километров. Села Марчуги и Ми- халево на этой пойме упоминаются в летописях Московского государства XVII века как вотчины князя Пожарского. Ниже Коломны по обоим берегам реки Оки расположено огромное село Дединово, упоминаемое в различных грамотах Москвы начиная с XV века. В этом селе Петр I построил свой «ботик», сохранившийся и поныне в Ленинграде под именем «дедушки русского флота». Рис. 23. Схематическая карта Мещерской низменности. 134
Почти посередине Дединова в Оку впадает река Цна, вытекающая из торфяных болот центральной Мещеры. В период татарского владычества местное население спускалось на легких челнах по Оке в Касимовские и Муромские леса, доходя до Нижнего Новгорода, где жестоко расплачивалось с татарами. За соседним селом Любичи расположены два крупных села Ловцы и Белоомут, а далее на правом берегу Оки — Новоселки, Константинов о. В селе Константинове родился С. Есенин, посвятивший ряд своих лучших стихотворений окским просторам и мещерским березкам. Из Мещерского края вышли основоположник мирового ракетостроения К. Э. Циолковский, гениальный физиолог И. П. Павлов, художник А. Е. Архипов и другие замечательные люди нашей Родины. С 1878 года и до 1899 года в пределах рязанской Мещеры работала экспедиция по осушению болот генерала И. И. Жилинского. За этот период были спрямлены реки Кадь и Лакшма, проведена канализация болот по бассейнам рек Белой, Урожи, Солот- чи и другим. Богатства окских лугов способствовали широкому развитию здесь животноводства. За годы Советской власти в Мещере сделано очень много. Значительные осушительные работы выполнены, начиная с 1923 года, когда были осушены болотные земли по рекам Совке, Пре, Солотче, Лакше. Вместе с тем еще до сих пор остаются неиспользованными огромнейшие богатства ольшаниковых болот и окских поемных земель, заслуженно пользующихся за свои потенциальные богатства и высокие урожаи сена мировой известностью. Совсем почти не затронуты исследованиями водные богатства озерной, или северной, Мещеры. Многие тысячи гектаров сфагновых болот продолжают оставаться неиспользованными. 135
Мещерский край расположен на территории трех областей — Московской, Рязанской и Владимирской. На долю лесов и торфяных болот в Мещере приходится около половины всей территории. Болота в Мещерской низменности занимают около 35 процентов всей площади. Клепиковский район Рязанской области заболочен на 42,7 процента, Орехово-Зуевский— на 20, Егорьевский — на 17. Если учесть все заболоченные земли, включая и заболоченные леса, процент заболоченной территории низменности повысится до 65—70. Моренные пески, которыми выложена большая северная часть Мещерской низменности, послужили основной породой при формировании местных почв. Равнинный характер рельефа, слабое развитие эро- зионно-аккумулятивных процессов, отсутствие глин и суглинков в покровных отложениях, безбрежные пространства перемытых песков предопределили характер плодородия подавляющего большинства местных почв. Характерной особенностью всех почв северной Мещеры является слабое обогащение гумусо-пере- гнойными отложениями верхних почвенных горизонтов. Обширные леса северной Мещеры занимают однообразные бедные почвы. Почвы сухих сосновых лесов либо чисто песчаные, либо подзолистые со сравнительно глубоким залеганием грунтовых вод (от 1 до 3,6 метра). Ело- во-сосновые и березовые леса располагаются на подзолистых или песчаных почвах, переходящих ниже в суглинки. Грунтовые воды в №
Таких лесах в обычное летнее время стоят на глубине до 0,6—1,5 метра от поверхности. Почвы суходольных лугов северной Мещеры также подзолистые и бедные. Все их богатство заключается в темно-коричневой или темно-бурой дернине мощностью от 3 до 9 сантиметров. За дерниной сразу же идет оподзоленный песок белесого цвета (до 110 сантиметров). Грунтовые воды на таких лугах стоят на глубине 0,5—2,3 метра. Почвы низинных лугов северной Мещеры также не отличаются богатством по сравнению с такими же лугами в Окской пойме. Бедные песчаные м суглинистые грунты не благоприятствуют обогащению грунтовых вод элементами зольного питания растений. Низинные луга, так же как и большинство пахотных земель, сравнительно недавно вышли из-под леса, поэтому почвы этих угодий сохраняют следы подзолооб- разовательных процессов, сменившихся в недавнем прошлом дерновыми. Дернина низовых лугов мощная (от 5 до 20 сантиметров), торфянистая. Под дерниной залегает либо оподзоленный песок, либо суглинок. Грунтовые воды находятся иногда прямо на поверхности, а иногда на глубине 40 сантиметров и ниже. Болотные, торфяно-глеевые почвы вместе с бесконечными переходными, сфагновыми и низинными болотами рассеяны по всему необъятному пространству Мещерской равнины. Пески, леса, озера да болота в неприхотливом сочетании создают своеобразный ландшафт этого обширного края (рис. 24). И вместе с тем Мещера в целом с ее почти девственными лесами и болотами, с высокоствольными сосновыми боровыми лесами и чистыми реками, с богатейшими окскими и клязьминскими поймами продолжает и нынче оставаться одним из красивейших мест Подмосковья. 137
Рис. 24. Верховое болото северной Мещеры. Северная, или озерная, часть Мещерской равнины располагается на север от водораздела рек Пры и Оки. Это название она получила от огромного количества больших и малых озер с общей площадью водного зеркала в несколько тысяч гектаров. Лишь 14 наиболее крупных озер имеют площадь в 8,7 тыс. гектаров при общей площади водосбора свыше 300 тыс. гектаров. Направление современных речных долин совпадает с доледниковыми, заполненными в последующие геологические эпохи мощными флювиогляциальными отложениями, переотложенными мореной и аллюви- 138
ем. В целом поверхность северной Мещеры наклонена от границ Москвы до устьев рек Судогды, Кол- пи и Гуся на 30—35 метров. Этим слабым наклоном поверхности объясняется незначительное падение всей речной сети. Плохой дренаж и присутствие на небольшой глубине водоупорных мезозойских глин делают эту зону районом высоких грунтовых вод. Основным водоприемником северной Мещеры служит река Пра, начинающаяся почти от Клязьмы в пределах Владимирской области. На нижнем участке реки много лесов и болот и сравнительно мало населенных пунктов. В послевоенные годы здесь создан Государственный заповедник для акклиматизации в подмосковных условиях зубров, лосей, выхухолей, бобров и других ценных зверей. Все здешние болота отличаются доступностью, большими запасами зольной пищи растений и менее кислой средой. Наиболее распространены здесь сфагново-гипново-осоковые и сфагново-осоковые болота, небольшими, но многочисленными площадями тяготеющие к поймам рек Пры, Белой и др. Все реки северной Мещеры заболочены и без регулирования непригодны для водоприемников. Протекают они в заболоченных долинах с ничтожными продольными уклонами по извилистым руслам с высоким горизонтом воды в течение всего года, что при развитой озерности бассейна способствует развитию болот. Регулирование рек для целей осушения здесь довольно сложно и дорого. Равнинность края и преобладание песчаных грунтов сравнительно тонкого механического состава создают большие технические и экономические трудности для наиболее простого и дешевого самотечного осушения. Возникает потребность постройки осушительных систем с механи- 139
ческим водоподъемом, что, в свою очередь, требует значительной интенсификации всего сельскохозяйственного производства края. Северная Мещера нуждается в крупных капиталовложениях и трудоемких работах прежде всего по урегулированию заболоченных водоприемников, причем в ряде случаев там, где исключаются рациональные возможности самотечного осушения, необходим механический водоподъем. Здесь нельзя обойтись без постройки современных закрытых осушительных систем, широкого дорожного строительства и т. д. Однако самое трудное — это сельскохозяйственное освоение и использование мелиорированных бедных песчаных почв и столь же бедных по запасам зольной пищи переходных и верховых болот. Экономическая и хозяйственная эффективность всего комплекса водных, культуртехнических и других видов мелиорации может быть достигнута только при одновременном удовлетворительном решении проблемы удобрений. Мелиоративное строительство в этом обширном крае принесет хорошие результаты в том лишь случае, если мелиорированные земли будут обеспечиваться регулярно в полном объеме необходимыми удобрениями. Совершенно иные, отличные природные условия южной, или окской, Мещеры. Судьба южной Мещеры органически связана с рекой Окой, которая берет свое начало в Орловской области. Из лесистой местности она вытекает маленьким ручейком. Сливаясь с впадающими ручьями и речками, она образует у Орла полноводную реку шириной до 70—80 метров. До юго-западных границ Мещерской равнины на протяжении 620 километров Ока течет по орловским и тульским черноземам, по калужским пескам и суглинкам, по подмосковным известнякам и глинам. На несколько километров в ширину и на десятки в длину разливается она весной в большую воду. С невы- 140
разимой щедростью миллионами тонн откладывает река на здешних лугах принесенный из южных областей плодородный ил. Около 24,5 тыс. гектаров заливных лугов расположено по ее берегам. Примерно 25 процентов притеррасных лугов на этом расширении Оки заболочены. Здесь, в 6—8 километрах от Дединова, полосой 10—15 километров ширины раскинулись Егорьевские ольховые топяные болота. Площадь их около 10 тыс. гектаров. Почти ежегодно обогащаясь полыми окскими водами, эти болота богаты всем необходимым для развития прекрасной луговой растительности. Совхоз «Дединово-Луговое» в 1930—1934 годах осушил около 1000 гектаров на одном и 3500 гектаров на другом участках левобережной поймы Оки. В течение многих лет здесь получали ежегодно до 12 тонн великолепного сена с гектара. Средняя урожайность местных лугов за один укос 25—30 центнеров с гектара. От устья Солотчи за Рязань, почти до Спасска и старой Рязани, на длине около 30 километров разливает Ока свои полые воды. До трех — пяти недель напитывают они местные луга. Миллионы тонн азота, калия, фосфора, кальция — такова бесплатная дань Оки рязанским хозяйствам. Характерной особенностью этого участка поймы служат песчаносыпучие дюны центральной поймы, выделяющиеся желтыми пятнами среди зелени лугов. На дюнах расположены крупнейшие местные села. Пойма на этом участке изрезана бесчисленными старицами, промоинами, рукавами, речными протоками. Общая площадь здешних поемных лугов составляет более 26 тыс. гектаров, из которых не менее 30 процентов нуждается в сравнительно несложных ме- лиорациях. Следующий крупный луговой массив площадью около 11 тыс. гектаров находится на Окско-Пронской 141
правобережной пойме за Спасском. Луга этого массива считаются лучшими в районе. Их урожайность до 35 центнеров с гектара за один укос. Мощный травостой из канареечника, пырея, полевицы белой, перевитых виками и чиной, поражает своим богатством. Заболоченность лугов на этой части поймы не более 4 процентов. Но нигде так не привольна Ока, нигде так широко не разливает она свои вешние воды, нигде даль ее безграничных разливов не бывает так величественна, как на Ижевских заливных лугах. Окский простор достигает здесь десятков километров в длину и более 20 километров в ширину. На всем этом огромном пространстве стихию весенних полых вод сменяет летом благоухающая зелень лугов. И по праву заслуженно пользуется эта часть окской долины всесоюзной известностью. Здесь с незапамятных времен исторически сложилось молочное животноводство. Спокойный поемный ландшафт разнообразят рассеянные по всей пойме дюнные острова, не заливаемые полыми водами. Подножия дюн, или по местному названию бугров, заняты низовыми болотами. Заросли осоково-злаково-разнотравной растительности с преобладанием канареечника достигают на лугах иногда 2 метров высоты. После простых мелиоративных улучшений эти луга дают до 10 тонн сена с гектара. Весь этот район после проведения мелиорации может стать в течение ближайших лет одним из крупнейших поставщиков молока, молочных продуктов для столицы и ближайших районов. Мелиоративные мероприятия для северной и южной Мещеры существенно отличны. Если для районов северной Мещеры необходимы радикальные меры по коренной переделке неблагоприятных природных условий, то для пойменных зе- Ш
мель окской Мещеры нужна лишь незначительная помощь природе. Общие условия для сельского хозяйства здесь вполне благоприятны. Устранение сравнительно небольших заболоченных пятен и осушение низинных луговых болот не требует каких-либо сложных мелиорации. Пойма Оки так богата всеми необходимыми элементами пищи растений, грунтовые воды на подавляющей части поймы так благоприятны для луговой растительности, которая состоит из ценных злаков и бобовых, что весь характер и все направление мелиоративных мероприятий отличаются простотой и требуют лишь вдумчивого решения в каждом отдельном случае. Главное здесь заключается в том, чтобы шаблонными решениями не причинять непоправимого вреда сложившемуся столетиями устойчивому природному комплексу. Лишь местами необходимо незначительное вмешательство для устранения некоторых неблагоприятных явлений, развитие которых всегда неизбежно в природе. Уничтожение лесов, распашка водосборов, а в ряде мест и самой поймы, загрязнение речного стока промышленными и бытовыми сточными водами, многолетнее зарегулирование речного стока на ее притоках и ряд других обстоятельств внесли существенные изменения в биологию Окской поймы. Некоторые ее участки за последние годы интенсивно заносятся песками; в результате вековых отложений наилка многие вышли из-под благотворного влияния весенних лоловадий и активно осуходоливаются; в ряде мест неумеренная пастьба скота ранней весной и поздней осенью привела к выпадению наиболее ценных представителей луговой растительности; многие площади поймы распахивают без учета гидрологических особенностей и т. д. Для того чтобы надолго сохранить в народном хозяйстве эту бесценную жемчужину, нужно вести дальнейшее использование поймы 143
Оки и всей ее долины в едином общегосударственном плане с перспективой развития мероприятий на ближайшие 20—30 лет. Колхидская низменность (рис. 25). Десятки тысячелетий прошли с той поры, когда в огромном морском заливе в западной излучине горного Кавказского хребта под воздействием многих геологических процессов образовалась современная Колхидская низменность. В ее создании и формировании принимали участие тектонические процессы, выветривание и разрушение горных пород, смыв и снос Рис. 25. Схематическая карта Колхидской низменности. 144
в реки и моря продуктов разрушения дождевыми водами и многие другие явления. Огромная роль в формировании низменности принадлежала поверхностному и речному стокам. Морское дно этого огромного залива за многие века постепенно заполнилось грубым обломочным материалом горных пород, сносимых сюда паводками могучих горных рек. С течением времени совместная разрушительная работа поверхностного и речного стоков и моря в какой-то мере уравновешивалась образованием нового морского берега, значительно выдвинувшегося в Черное море. Систематический вынос речными водами обломочных материалов сопровождался постепенным приращением берега, отступлением моря. Речные потоки с громадным содержанием ила (до 10 килограммов в одном кубическом метре речной воды), вырываясь из горных ущелий на поднятое и выровненное морское дно, теряли здесь свою энергию, воды освобождались от крупных обломков горных пород, а на поверхности обломочных отложений медленно осаждался тонкий плодородный ил. Формирование Колхидской низменности происходило в течение четвертичного периода, когда за последним оледенением последовал бурный процесс эрозии, обусловленный густой сетью рек, которые начинаются в горах, имеют большие уклоны и обладают огромной разрушительной силой. Непрерывный процесс эрозии склонов бассейнов рек и присклоновых террас, процессы частичной аккумуляции твердого стока и тектонические явления создали своеобразный рельеф низменности с общим 145
уклоном в направлении течения рек. Этот большой уклон, начиная от предгорий, постепенно падает до ничтожных величин, что способствует длительному застою выпадающих атмосферных осадков. Рельеф низменности осложнен многими мелкими озерами, речками-старицами, густой сетью мелких извилистых речек, часто заболоченных в нижних течениях. Интересной особенностью рельефа Колхидской низменности являются торфяные сфагновые купола высотой 3—4 метра, а также песчаные дюны высотой 5—6 метров в районе Кобулети. Возникли сфагновые купола в результате обеднения почвы элементами зольной пищи растений. Колхидская низменность — это один из немногих регионов СССР с огромным количеством атмосферных осадков. В восточных и северных районах за год здесь выпадает слой в 1400—1600 миллиметров, в центральных—1700—1900 и в южных — 2000—2400 миллиметров. Из общего количества осадков на долю вегетационного периода приходится не менее 60 процентов. Дожди носят часто затяжной и продолжительный характер. Иногда интенсивность ливня достигает 6 миллиметров в секунду, а слой выпавшей воды превышает 80—100 миллиметров. Годовая сумма испарения достигает в Колхиде 800—1300 миллиметров, из которых на зиму приходится 15—20 процентов, на лето 30—35, на весну 25 и на осень около 28 процентов. Обилие осадков, сильное испарение и быстрый сброс горными реками в низменность огромных масс дождевой воды приводили сравнительно недавно к систематическим наводнениям, приобретавшим характер народного бедствия. В условиях жаркого климата обилие воды сопровождалось чрезмерной влажностью воздуха, обеспечивая, с одной стороны, благоприятные условия 146
для роста и развития влаголюбивой растительности, а с другой, создавая нетерпимые условия для хозяйственной деятельности человека. До начала мелиоративного строительства Колхидская низменность имела печальную славу по наибольшему числу заболеваний тропическими формами малярии. Русские войска, например, в 1768—1770 годах не смогли взять крепость Поти из-за повальной малярии среди солдат. Колхидская низменность — одно из самых древнейших местообитаний человека в СССР. Уже в конце II и начале I тысячелетия до нашей эры Колхида была заселена абхазо-черкесскими племенами. На рубеже II и I веков она вошла в новое обширное Понтий- ское царство. В это время Колхида славилась корабельными лесами, льном, воском и смолой. В I—II веках нашей эры Колхида уже изобилует виноградниками и многими плодовыми деревьями. Общая площадь Колхидской низменности равна 225 тыс. гектаров; из этой площади в осушительных мелиорациях нуждаются почти 193 тыс. гектаров. Мелиоративные мероприятия в Колхиде начали проводить с 1925 года и к настоящему времени осушили почти 70 тыс. гектаров. Крупные реки Колхиды—Риони, Циви, Техури, Хоби и другие—обвалованы, а прилегающие земли защищены от паводковых разливов. Это значительно улучшило условия дальнейшего осушения и сельскохозяйственное использование речных долин. На очереди находятся работы по защите остальных земель от разливов рек Кодори, Оку- ми, Мока и других. Для защиты низменности от стока со стороны гор построены крупные нагорные каналы Хобский, Цивский и Техурский. Только на одном осушаемом массиве Хоби — Риони построены осушительные каналы протяженностью 1360 километров. Детальная осушительная сеть, регулирующая водный 147
Рис. 26. Чайные плантации на квалях в Колхиде. режим и формирующая поверхностный сток, выполнена в виде квалей. Квали (рис. 26) представляют собой спланированную поверхность с выпуклостью от краев к середине, со стрелой подъема 0,6—0,8 метра. Между квалями в результате срезки почвенного покрова образуется небольшой кювет — борозда, куда стекает вода с выпуклой поверхности. Из таких борозд вода попадает в открытую сеть редких каналов и далее самотеком— в водоприемник. Совершенно очевидно, что успех осушения в этих условиях зависит от технического состояния борозд между квалями, открытых каналов и режима стока водоприемника. Для своевременного устранения всех возникающих в открытой сети нарушений (развитие водолюбивой растительности, обрушение откосов, их зарастание и т. п.) неизбежны большие затраты ручного труда. Нарезка лотков между квалями, выправление их поверхности, многократные прочистки лотков за вегетацию и многие другие операции сопряжены с постоянными трудностями. 148
редины и краев, приводит к значительной разнице в урожаях чая, получаемого на средних и крайних рядах плантации. С возрастом плантации растет и разница в урожаях. Для получения устойчивого мелиоративного эффекта на тяжелых по механическому составу почвах Колхиды, заболачиваемых преимущественно обильными атмосферными осадками, необходимы современные закрытые осушительные системы, так называемые закрытые собиратели, работающие по принципу дождевых водостоков. Кроме того, для столь ценных культур, как чай, цитрусовые и плодовые, необходим устойчивый водный режим водоприемников. Этого можно достигнуть только с помощью механического осушения, что позволит своевременно удалять с плантаций всю избыточную воду. Вместе с этим основная осушительная сеть в таких условиях будет недостаточной, если поверхностный сток не организовать должным образом, для чего необходимо провести работы по планировке поверхности, нарезке квалей, кротованию и т. д. Таким образом, на Колхидской низменности предстоит выполнить работы не только по первоначальному осушению избыточно увлажненных минеральных земель, но и по переустройству уже существующей осушительной сети. После переустройства старой и постройки новой мелиоративной сети Колхида может дать стране свыше 100 тыс. тонн чая, 26,5 тыс. тонн /цитрусовых, 32,5 тыс. тонн фруктов, почти 250 тыс. 149
тонн овощей и целый ряд других ценнейших субтропических культур, таких, как бамбук, лавр, виноград. »?» Полесская низменность (рис. 27). В середине прошлого столетия Полесьем называли юго-западную сторону европейской части страны, покрытую главным образом песками, боровыми сосновыми лесами и болотами, заболоченными реками и бедными песчаными и супесчаными подзолистыми почвами. По тогдашним представлениям Полесье начиналось от юго-западных уездов Калужской губернии и уходило, постепенно расширяясь, в северные губернии Украины и на юго-запад в Польшу. Полесская низменность была землей древлян. Древний Гомель принадлежал в XII веке Путивльско- Рис. 27. Схематическая карта Полесской низменности. 150
му князю Игорю, герою «Слова о полку Йгореве». Под Брестом в Отечественную войну 1812 года армию неприятеля сдерживали русские войска, которые затем освободили Брест от французов. Свежа в памяти нашего народа героическая защита Брестской крепости советскими воинами в Великую Отечественную войну 1941—1945 годов. В состав современной Полесской низменности входят на юге северные части Волынской, Ровенской, Житомирской и Киевской областей Украины и полностью Брестская, Гомельская и южная часть Минской области Белоруссии. Болота и заболоченные земли занимают в Полесье 4,54 млн. гектаров, или 35 процентов всей территории низменности, при этом белорусская часть заболочена на 44, а Украинская на 26 процентов. Решающим фактором заболачивания Полесской низменности служат наличие обширных плоских понижений, затопляемых паводковыми водами, избыточное количество атмосферных осадков. Напорные грунтовые воды существенной роли здесь не играют, хотя по притеррасьям речных долин и в поймах заболоченных рек-водоприемников, они безусловно принимают определенное участие в развитии и существовании болот. Особенности мелиорации Полесья определяются наличием обширных плоских понижений, затопляемых весенними и летними паводками, преобладанием в почвенном покрове дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почв с громадными площадями тор- фяно-болотных и торфянисто-подзолисто-глеевых песчаных почв. Грунтовые воды залегают на большей части низменности на глубине до 3 метров. Травяные низинны$ болота приурочены к поймам рек и сглаженным водоразделам и нередко простираются на десятки километров. Здесь много озер, часто затухающих, иногда полностью заросших и труднодоступных. 151
Полесье в цёлбм относится к зоне с хорошо выраженным избыточным увлажнением, хотя в отдельные годы и стадии вегетационного периода иногда отмечается недостаток влаги в почве на суходолах. По природно-климатическим условиям на осушаемых землях Полесья могут возделываться все виды сельскохозяйственных культур данной зоны: продовольственные, технические и кормовые. Малоземелье крестьян в дореволюционной России, низкое плодородие песчаных почв, обилие болот и лесов предопределяли условия существования крестьянского населения всего огромного Полесского края. Получение хороших урожаев хлебов здесь было органически связано с необходимостью регулярного внесения в почву большого количества навоза, для получения которого нужен был скот. Для содержания и прокормления скота, в свою очередь, необходимы были хотя бы удовлетворительные сенокосы и пастбища. Создать добротные луга на песках— дело всегда трудное и малонадежное. Единственным выходом из такого положения была возможность осушения низинных болот, имевшихся здесь в изобилии. Именно этими мотивами следует, по-видимому, объяснить решение русского правительства начать со второй половины прошлого столетия мелиоративные работы, достаточно крупные по тому времени. Мысль об осушении Полесья вначале многим представлялась смелой и даже невыполнимой. Лишь немногие утверждали, что осушение болот — дело нужное и полезное, что оно возродит край; большинство же считало, что осушение приведет к обмелению рек, в особенности Припяти и Днепра, и к еще большим засухам в смежных степных областях Украины. Несмотря на это, в 1872 году полковнику И. И. Жи- линскому было поручено провести необходимые изыскания, выполнение которых было связано с невероят- 152
ными трудностями. Составленный проект устранил сомнения в возможностях осушения Пинских болот. А. И. Воейков, посетивший Полесье после проведенных осушительных работ, отмечал, что значительная часть осушенных болот обращена в луга, и «эти обширные луга с сотнями стоящих на них стогов сена представляли оригинальное и в своем роде красивое зрелище». Он утверждал, что осушение никак не повлияло на количество осадков, выпадающих в степных черноземных областях. Выполненное осушение Полесских болот, по отчетам Западной экспедиции, показало, что территория площадью около 280 тыс. гектаров, ранее совершенно недоступная, превращена в луга; на площади около 415 тыс. гектаров заболоченных лесов значительно улучшились условия произрастания деревьев и открылись возможности для лесосплава; примерно 75 тыс. гактаров пахотных и усадебных земель избавилось от подтопления и вымочек; осушение положительно отразилось на площади почти в миллион гектаров, понизив уровни почвенно-грунтовых вод и тем самым обеспечив более благоприятные условия для полевых работ; появилась возможность прокладки новых дорог к прежде удаленным населенным пунктам. От общей площади осушенных экспедицией земель казенные земли составляли третью часть, а частные— две трети. За осушение своего участка площадью нередко до 100 гектаров крестьянин должен был отработать 10—24 рабочих дня на мелиоративном строительстве. После Октябрьской социалистической революции только до начала Отечественной войны в Полесье осушено 85 тыс. гектаров, на которых в свое время были организованы новые совхозы и колхозы: «За- гальский», «10 лет БССР», «Ведричь» и другие. Современное широкое развитие мелиорации на громадной территории Полесской низменности корен- 153
ным образом отличается от осушения в дореволюционный период, которое проводилось лишь для повышения доходности казенных и частных сенокосов и лесов. В социалистических условиях главное — это забота о благосостоянии всего советского народа. Основу для Полесья составляют такие осушительные мелиорации, в состав которых в первую очередь входят работы по урегулированию рек-водоприемников, что связано здесь со значительными техническими трудностями. Дело в том, что почти все местные реки имеют очень незначительные продольные уклоны и, как правило, испытывают подпор в вегетационный период со стороны Припяти. Это обстоятельство заставляет искать решение задачи в постройке на водосборах водохранилищ, регулирующих сток, с использованием их для оросительных, рыбоводных и в доступных случаях для энергетических целей. Однако равнинность рельефа вносит свои технические трудности, так как создание крупных емкостей сопряжено здесь с обширными мелководьями и подтоплением значительных по площади земельных угодий. После постройки водоприемников осушение осуществляется далее открытыми, а в последние годы закрытыми дренажными системами. По почвенно- грунтовым условиям Полесье наиболее перспективно для применения дренажа из различных пластмассовых материалов. К 1980 году в Полесской низменности должно быть осушено около 4 млн. гектаров, из которых закрытым керамическим дренажем 1,2 млн. гектаров. Для обеспечения нормальной работы строящихся осушительных систем многие реки (Ясельда, Бобрик, Цна, Лань и другие) будут урегулированы. Болота и заболоченные земли, подвергающиеся паводковым разливам Припяти площадью 102 тыс. гектаров, будут защищены от затопления дамбами с перекачкой воды насосными станциями. Для зарегулирова- 154
ния стока нужно построить 34 водохранилища и 26 рыболовных хозяйств с общей площадью затопления 105 тыс. гектаров. Низменность покроется густой сетью дорог общей протяженностью свыше 15 тыс. гектаров. После завершения мелиоративного строительства совхозы и колхозы Полесья будут давать ежегодно с осушаемых земель 2,3 млн. тонн зерна, 1,5 млн. тонн сахарной свеклы, 7,9 млн. тонн кормовых культур, 6,6 млн. тонн молока, 1,1 млн. тонн мяса и большое количество другой сельскохозяйственной продукции. Значение осушительных мелиорации для народного хозяйства страны сводится к следующему. С помощью осушения экономически выгодно и технически несложно организовать продуктивную и устойчивую кормовую базу с продуктивностью сена 43—50 центнеров с гектара за один укос, а при надлежащей агротехнике и орошении—существенно выше, при низкой себестоимости. Осушение низинных болот и заболоченных торфяных пойм вблизи промышленных и крупных населенных пунктов обеспечивает создание весьма продуктивных овощных и мясо-молочных хозяйств с получением урожаев: капусты ранней до 300 центнеров с гектара, капусты поздней до 1000, столовых корнеплодов 300—400, картофеля 200—250 центнеров с гектара. Осушение пахотных земель обеспечивает повышение их продуктивности не менее чем в два'раза и получение урожаев зерна по 25—30 центнеров с гектара. Вероятно, в течение ближайших пятидесяти лет человечество использует все возможные земельные 155
ресурсы для возделывания продовольственных и кормовых культур. Для дальнейшего снабжения населения продовольствием через некоторое время понадобится повышение производительности сельскохозяйственных угодий. Там, где ныне получают по 30—35 центнеров зерна с гектара, необходимо будет получать его по 50— 75 центнеров и более. Это возможно только на основе полного овладения качественными и количественными закономерностями всех природных факторов, оказывающих решающее влияние на урожай. Важнейшей задачей в этом вопросе является овладение водным хозяйством страны, и в первую очередь законами водных мелиорации.
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ Аверьянов С. Ф. Расчет осушительного действия глубоких дренажей. Научные записки МГМИ, т. XV, 1949. Брудастов А. Д. Осушение болотных и минеральных земель. Сельхозгиз, М., 1955. Воейков А. И. Пинское Полесье и результаты его осушения. Известия имп. рус. географ, общества, т. XXIX. СПб, 1893. ГОЭЛРО план. Энергоиздат, М., 1955. Григорович Д. В. Рыбаки, повести. Изд. худ. литературы, М., 1966. Докучаев В. В. Избранные сочинения, т. II, т. III. Сельхозгиз, М., 1949. Дубах А. Д. и Спарро Р. П. Осушение болот открытыми канавами. АЛ., 1918. Жилинский И. И. Краткое обозрение Полесья и его канализация. СПб, 1899. Карнаухова Е. С. Размещение сельского хозяйства России в период капитализма 1800—1914 гг. Изд. АН СССР, 1951. Комов Ив. О земледелии. М., 1788. Костяков А. Н. Основы мелиорации. Сельхозгиз, М., 1960. Костяков А. Н. Избранные труды, т. I. Сельхозгиз, М., 1961. Л е н и н В. И. Полное собрание сочинений, т. 53, стр. 224, 238—239. Мельников-ПечерскийП. И. В лесах. Изд. худ. литературы, М., 1956. Менделеев Д. И. Сочинения, т. XVI. Изд. АН СССР, 1951, стр. 334—344. Мордвинов Н. С. О причинах всегда скудных и часто совершенных неурожаев в России как хлеба, так и корма для скота. СПб, 1839. Оппоков Е. В. Результаты осушительных работ в казенных дачах Минской губ. СПб, 1913. Паустовский К. Г. Собрание сочинений, т. 6. М., 1969. Первый Северный мелиоративный съезд в Москве. М., 1913. Пришвин М. М. Собрание сочинений, т. 5. М., 1957. ПутятоС. К вопросу об экономике мелиорации. Труды Института гидротехники и мелиорации, т. XVI. М., 1936. 157
СоловьевС. М. История России с древнейших времен. Изд. соцполитической литературы, тт. I, II, III, XIV. М., 1959—1966. Струмилин С. О цене «даровых» благ природы. «Вопросы экономики», № 8, 1967. Тихомиров М. Н. Древняя Москва. Изд. МГУ, 1957. Труды Вольного экономического общества, ч. I. СПб, 1765. Тютчев Ф. И. Собрание сочинений. Изд. Маркса, СПб, 1913. Усов В. В. Культура болот, их осушение, луговодство и полевое хозяйство на них. СПб, 1911. Хорошайлов Н. Г. К истории культуры русского клевера в СССР. Сб. Материалы по истории земледелия СССР. Изд. АН СССР, М., 1956. Шелехов Дм. Главные основания земледелия, ч. I. M., 1826. Энгельман Г. Теоретическое и практическое руководство к осушению угодьев. СПб, 1810.
СОДЕРЖАНИЕ Введение 5 Что такое болото! 8 Значение болот , . 42 Развитие осушительных мелиорации ... 62 Осушительная система 78 Водоприемники 102 Использование осушаемых земель . .122 Основные районы осушения СССР . .132 Указатель литературы 157
СМИРНОВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ ЖИЗНЬ БОЛОТ Редактор Г. А. Стольникова Художник Л. А, Коровин Художественный редактор 3. П. Зубрилина Технический редактор В. А. Зорина Корректор Н. Ф. Крылова Сдано в набор 9/1II 1973 г. Подписано к печати 28/VIII 1973 г. Формат 70X100'/32. Бумага книжно-журы. № 2. Усл.-печатных л. 6,5. Уч.-изд. л. 7,14. Изд. № 150. Тираж 9 500 экз. Заказ № 6062. Цена 19 коп. Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Колос», 103716, ГСП, Москва, К-31, ул. Дзержинского, д. 1/19. Типография изд-ва «Горьк. правда», г. Горький, ул. Фигнер, 32.