ИСТИНА

Целью работы является теоретическое обоснование выбора наиболее эффективных и экологически безопасных технологий осушения минеральных гидроморфных тяжелосуглинистых почв в Средней полосе России, предложение методов и способов осушения почв, не требующих импортных материалов.

In the vast expanses of the most fertile lands of the Central Russian Upland in the zone of the southern taiga and foreststeppe, mineral hydromorphic and semi-hydromorphic soils of heavy granulometric composition are widespread, confined to loamy and clayey moraine and cover soil-forming rocks and characterized by a long period of stagnation of moisture from surface and soil runoff after snowmelt and prolonged rains. . Under the conditions of increasing instability of the planet's climate system and an increase in the volume of heavy rainfall, the effective agricultural use of these soils is possible only after they are drained. Ameliorative technologies developed in the 20th century for the agricultural regions of Russia are significantly behind the global level, they do not have a theoretical justification for implementation and testing on domestic soils widely. new innovative materials and technologies used in the practice of modern drainage construction (filter mats, volumetric filters, non-woven materials, new types of drains, etc.), there are no domestic analogues. An analysis of practical experience shows that the most advanced technologies often turn out to be ineffective or unsuitable at all if they do not take into account the properties and regimes of soils and soil-forming rocks. Therefore, the fundamental goal of the project is the creation of highly productive agro-ecosystems in Central Russia that are resistant to changes in soil moisture. And the immediate goal of the study will be the theoretical substantiation of the choice of the most effective and environmentally friendly technologies for draining mineral hydromorphic heavy loamy soils in Central Russia. Most of the existing fundamental research and engineering calculations to justify drainage measures have been carried out on light-textured soils common in Europe (burozems) or on bog peat soils in Russia and Belarus, which are drained mainly by canals or pottery drainage. For mineral gleyed soils of the humid zone of Russia, it is necessary to correct the existing formulas and engineering calculations of the spacing between drains, the choice of drainage materials and trench backfills, the depth of drainage, etc. Of particular interest is the study of the effectiveness of trench pottery and highly efficient and economical trenchless plastic drainage on these soils. The introduction of new insulating-filtering polymeric materials and trench materials into the practice of reclamation construction in recent decades raises topical issues in assessing the effectiveness of their action on heavy loamy soils. There are no SNiPs for their use in agricultural construction due to the lack of experimental justification for Russian soils. Moreover, for the purpose of import substitution, it is necessary to develop own technologies for trench filters, and the authors of the project assume greater efficiency of "backfilling" in providing a hydraulic connection between the plow horizon and the drainage pipe compared to synthetic filters and plan to prove this during the project. How and to what extent drainage (especially plastic) affects the removal of chemical elements in soddy-podzolic, gray forest soils, on which the yield of agricultural crops depends in dynamics over the years, is currently unknown. The basis of the project will be the revival of long-term regime observations at the well-preserved operating drained test site "Kochkarevo" in the Moscow region, which was founded with the participation of the project leader in 1989. New studies will be launched at the test site "Ivakinskie pashni" drained in Soviet times in the Kirov region. For the first time, it is planned to develop a theoretical basis and recommendations on the feasibility and features of draining different types of soils in the humid zone of Russia in order to create agrocenoses resistant to waterlogging and increase crop yields using domestic materials and technologies.

Впервые будет выполнена комплексная оценка последействия бестраншейного пластмассового дренажа в долгосрочном тренде - спустя 30 лет после введения его в эксплуатацию на тяжелосуглинистых гидроморфных почвах Московской области (массив «Кочкарево» на покровных бескарбонатных лессовидных суглинках, агросерые почвы) и в Кировской области (массив «Ивакинские пашни», на пермских красноцветных карбонатных глинах, дерновоподзолистые почвы). Проект позволит получить новые сведения о современном состоянии почв и осушенных полигонов и выполнить их сравнения с ранее полученными данными. 2. Будет дана сравнительная оценка эффективности действия траншейного гончарного и бестраншейного пластмассового дренажа, сети открытых каналов и их кавальеров на основе измерений модулей дренажного стока и учета урожайности с/х культур на разных типах почвообразующих пород. 3. Будут получены новые данные о химическом составе дренажного стока с полигонов, осушенных гончарным и пластмассовым дренажом и выполнены их сравнения с раннее полученными величинами (в первые годы последействия дренажа). На этой основе будет выполнена оценка экологических последствий осушения для прилегающих ландшафтов и гидрографической сети, оценки объема выноса питательных элементов с осушенных полей севооборота. 4. Будет выполнена тепловизорная и георадарная съемки осушенных и прилегающих ландшафтов, сравнение полученных карт с топографическими съемками 1988 г., сделаны выводы об эволюции антропогенно-измененных ландшафтов во времени, о состоянии дренажной системы и осушенного массива. Впервые будет дано теоретическое обоснование применения метода вертикального электрического зондирования для выявления нарушенных дренажных линий. 5. Будет оценена продуктивность дерново-подзолистых и агросерых оглеенных почв с естественным водным режимом в разных позициях ландшафта и их осушенных вариантов; будет установлена агроэкологическая целесообразность дренажа для разных типов почв и почвообразующих пород (на основе оценки урожайности в динамике по годам). 6. Будут раскрыты свойства и роль вторичных вертикальных литологических образований (обратных засыпок дренажных траншей и щелей пластмассового дренажа), возникающих при строительстве осушительных систем, впервые это будет сделано в динамике за последние 30 лет. 7. Теоретическим обоснованием выбора технологии дренажа станет детальное изучение гидрологического режима почв и прилегающих ландшафтов, сформированных на разных типах почвообразующих пород. Будут проанализированы данные по осадкам и температуре местной метеостанции и результаты влажности почв. Впервые в 30-летней динамике планируется построить хроноизоплеты влажности почв для почвенных профилей с учетом основных почвенно-гидрологических констант: влажности завядания (ВЗ), влажности разрыва капиллярной связи (ВРК), наименьшей влагоемкости (НВ или ППВ), полной влагоемкости (ПВ). Полученные результаты станут теоретической основой для выбора системы земледелия на осушенных почвах и сельскохозяйственных культур. 8. Впервые для тяжелосуглинистых почв будет рассчитана депрессионная кривая во времени и пространстве: 1 м от дрены, 5 м от дрены, на междренье, и сделан вывод о целесообразности выбранных параметров осушительной системы. 9. В ходе выполнения проекта планируется повторить исследования и измерения, которые были выполнены в первые годы последействия дренажа: определить основную гидрофизическую характеристику (ОГХ) - тензиометрическим методом, методом сорбционного равновесия с парами воды и экспериментально-расчетным методом (Воронин А.Д.,1986); рассчитать полную удельную поверхность по методу БЭТ, внешнюю поверхность - по Фарреру; изучить водопроницаемость (Кф) методом заливаемых квадратов (Н.А. Качинский (1965) и лабораторным методом - по Ханусу (Ковалев, 2007). Будет выполнено сравнение полученных результатов для обоснования выбора типа дренажных технологий (вид дренажа, материалы траншейных засыпок, нетканые и объемные фильтры) на разных почвообразующих породах. 10. Будет выполнена оценка влияния осушения на химические свойства исследуемых почв на основе: изучения общих химических свойств (рН, обменные основания, содержание элементов минерального питания, содержание углерода), валового состава, группового состава соединений железа в почвах с естественным увлажнением и в почвах, осушенных пластмассовым и гончарным дренажом на примере длительного экспериментально-мелиоративного опыта. 11. Будет изучен ОВП режим почв с естественным увлажнением и их осушенных аналогов в 30-летней динамике для разработки теоретического обоснования технологий разных способов осушения почв (будут составлены карты ОВПрежимов для изучаемых полигонов в целях выявления длительности периодов аэробной обстановки в почвенных профилях). 12. Будет исследована продуктивность почв осушенных массивов на основе изучения их гумусного состояния и его изменения в результате осушения. Будут получены новые мирового уровня данные о содержании, условиях стабилизации и механизмах трансформации специфических (гумусовые вещества) и неспецифических органических соединений в почвах, в ортштейнах. 13. Будет дана оценка биологической активности почв периодического переувлажнения прямыми и косвенными методами (по содержанию серы, азота, фосфора, изотопному анализу), впервые выполнен будет метагеномный анализ для гидроморфных и осушенных агросерых почв и ортштейнов. Результаты анализа позволят окончательно выяснить генезис железисто-марганцевых конкреций в минеральных полугидромрфных почвах. 14. На основе полученных данных будет дана оценка целесообразности реконструкции и эксплуатации существующих и строительства новых дренажных систем в Средней полосе России. Будут разработаны рекомендации по внедрению новых видов дренажа и фильтрующих материалов при создании улучшенных почв сельскохозяйственного назначения и разработаны теоретические обоснования для СНиПов по проектированию и строительству дренажных систем. 15. Результаты будут опубликованы в трех статьях WOS, 5 РИНЦ, доложены на международных и отечественных конференциях, представлены в СМИ и учебных курсах.

Опыт работы авторов проекта на протяжении последних 30 лет в области мелиорации агропочв (режимные наблюдения на осушаемом полигоне в Московской области (Ковалев И.В.) и в Кировской области (Ковалев И.В., 1990)); на объектах садового, паркового и малоэтажного строительства по проектированию и строительству дренажных и оросительных систем; 3-х месячная стажировка в Нижне-Саксонском Институте Инженерной мелиорации ФРГ и работа в бассейне реки Эльба (Ковалева Н.О., DAAD); стажировка на кафедре физики почв в Байройтском университете ФРГ (Ковалев И.В., DAAD) и на кафедре восстановления и рекультивации земель в Берлинском университете ФРГ (Ковалев И.В.); первое сельскохозяйственное образование руководителя проекта (агроном), а второе - почвовед, опыт преподавания (с 1997 по 2022 гг.) мелиорации почв, инженерного почвоведения и экологического инжиниринга в МГУ имени М.В. Ломоносова и в других Вузах позволил авторам проекта ставить вопрос об острой необходимости разработки и внедрения новых технологий и материалов в современном дренажном строительстве для целей повышения урожайности сельскохозяйственных культур и создания улучшенных плодородных почв.

Впервые будет выполнена комплексная оценка последействия бестраншейного пластмассового дренажа спустя 30 лет введения его в эксплуатацию на тяжелосуглинистых гидроморфных почвах Московской области (массив «Кочкарево» на покровных бескарбонатных лессовидных суглинках, агросерые почвы) и Кировской области (массив «Ивакинские пашни», на пермских красноцветных карбонатных глинах, дерново-подзолистые почвы). Проект позволит получить новые сведения о современном состоянии почв и осушенных полигонов и выполнить их сравнения с ранее полученными данными. В результате работ могут быть созданы предпосылки для разработки новых теоретических основ использования и внедрения эффективных и экологически безопасных технологий осушения почв высокопродуктивных агроценозов в гумидных ландшафтах Русской равнины, что будет соответствовать мировому уровню и значительно превосходить уровень мелиоративных мероприятий, существующих в России.