Лекція 4. «Головні аспекти передпроектного обстеження території, що агроландшафтно упорядковується»

1. Вихідна інформація, яка необхідна для проведення передпроектного обстеження

Наявність дрібномасштабних карт кліматів, ландшафтних, ерозійно-грунтових карт дає можливість виявити лише найбільш загальні показники, які характеризують об`єкт дослідження: кліматичні умови, в яких розташований даний об`єкт, загальна характеристика основних типів ландшафтів, що зустрічаються в даному ерозійному районі, а звідси і можливі типи умов довкілля.

Завданням передпроектного обстеження є чітке визначення основних показників для конкретної ділянки (площі) землекористування: основні грунтові параметри для розрахунків водної і вітрової ерозії, геоморфологічні, ландшафтні особливості і характеристики місцевості з метою визначення параметрів кожної виділеної гомогенної ділянки. Всі ці параметри, крім того, необхідні для подальшого визначення концептуальної моделі, за якою повинно проводитись упорядкування територій.

Окрім оглядових дрібномасштабних карт, що зазначені вище, для передпроектного обстеження необхідно мати:

- грунтову карту території, що обстежується у масштабі 1:10000, або, принаймні, 1:25000 з означенням гранулометричного складу грунтів, материнських порід, ступеня еродованості і інших необхідних даних. Площі грунтів за їх різновидами або агрогрупами;

- грунтовий нарис до грунтової карти із загальним описом грунтового покриву, залежностями грунтового покриву від геоморфології, кількісною характеристикою основних властивостей грунтів, материнських і підстилаючих порід;

- карту рельєфу з таким же масштабом, що і грунтова карта, з перерізом горизонталей для рівнинних територій через 0,5-1 м, для районів з помірними перепадами висот - 1-2,5 м, для сильно перерізаних - до 5 м. Така карта у сполученні з грунтовою може в певній мірі замінити ландшафтну карту для даної території і дозволити виділити всі необхідні для проектування фації і інші ландшафтні таксони;

- ландшафтну карту землекористування або карту адміністративного району, якщо така є;

- план землеустрою, території, що упорядковується, того ж масштабу, що і топографічна карта, на якому визначені всі основні об`єкти господарчої діяльності - поля сівозмін, усі земельні категорії за формою землекористування, існуючі межі, постійні дороги, виробничі і житлові забудови, ділянки, які не входять до даного господарства (держлісфонд, транспортні об`єкти, об`єкти будівництва, лінії електропередач, трубопроводів тощо);

- землевпорядний звіт з характеристикою господарської діяльності, сівозмін, структури посівних площ, всіх площ за видами землекористування.

Аналіз, систематизація і узагальнення перелічених матеріалів дозволяє визначити основні ландшафтно-кліматичні, екологічні і господарські особливості місцевості, виділити типи ландшафтів, які вимагають різного упорядкування і визначити їх особливості, заходи щодо оптимізації їх стану і спрямованості змін.

Перед виходом в поле необхідно сумістити всі означені карти на одному листі, що значно підвищить інформативність зібраних матеріалів.

Передпроектне обстеження необхідно проводити тоді (пора року), коли імовірність прояву ерозійних процесів найбільша. Тобто, для районів інтенсивного розвитку процесів дефляції воно повинно проводитись, як правило, навесні до початку польових робіт, коли поверхневий шар орних грунтів найбільш розпушений внаслідок переходів температури повітря через нуль, чергування пересихання і зволоження. Параметри стійкості грунтів до водної ерозії та дефляції на Поліссі, де дефляція може проявлятися на протязі усього теплого періоду, необхідно визначати в динаміці (весна, літо, осінь).   

2. Грунтово-ерозійне обстеження території

До задач рекогносцировки входять: визначення характеру місцевості, її основних показників, ландшафтних і геморфологічних особливостей, загального стану різних угідь та їх розташування, наявність або відсутність грунтоутворюючих порід на поверхні, виділення ландшафтних таксонів тощо. Створюється схема розміщення типів і видів ландшафтів з урахуванням основних геоморфологічних особливостей місцевості (експозиція, довжина, крутість і форма схилів, еродованість грунтового покриву, вододільні площі тощо), виділяються схили балок і ярів, заплави малих річок, струмків, площі, що зайняті мочарами, болотами, западинами, улоговинами стоку, кургани, кам`яні могили тощо. Все це наноситься на сумісну карту олівцем у вигляді масштабних і безмасштабних записів для наступного коригування в процесі грунтово-ерозійного обстеження.

На всіх цілинних і залежних ділянках елементів гідромережі проводиться опис рослинності з урахуванням розподілу її видового складу за ботанічними таксонами, умовами мешкання. Опис ведеться за ярусами з фіксуванням кожного виду рослинності. Одночасно з виділенням ландшафтних таксонів бажано, особливо на схилах, визначати умови життєдіяльності за типологічною сіткою Погребняка-Воробйова або Бельгарда - для степових умов.

Виконується опис всіх існуючих на території полезахисних смуг, лісових масивів і інших насаджень, що дозволить вирішити питання щодо застосування агротехніки при створенні нових насаджень і необхідності знищення старих лісосмуг, які створені з грубими помилками, визначитися з оптимальними схемами суміші порід, їх максимальною висотою, довговічністю і стійкістю, особливо для районів з високою небезпекою дефляції. При цьому, бажано визначитися з умовами життєдіяльності дерев за типологічною системою Погребняка-Воробйова. Кожній однорідній дільниці надається певний номер, який наноситься на сумісну карту.

На відміну від рекогносцировки грунтово-ерозійне обстеження покликане вирішити низку питань щодо стану і властивостей грунтів, їх стійкості до водної ерозії та дефляції, уточнення грунтової карти, визначення основних фізичних, фізико-хімічних властивостей грунтів за основними ландшафтними таксонами.

На першому етапі розробляється схема, за якою буде виконуватись грунтово-ерозійне обстеження. Задача цього етапу - визначення найбільш характерних точок для відбору грунтових зразків з метою знаходження вище означених основних параметрів. В першу чергу визначаються точки з найбільш характерними умовами залягання істотних грунтових виділів. Ці точки наносяться на грунтову карту з урахуванням розміщення їх на вододілі, схилах усіх експозицій і рівнях за висотами, еродованості, намитості та навіяності. При наявності комплексних виділів слід визначити пункти відбору зрізків так, щоб усі вказані в шифрі грунти були задіяні. Наприклад, на грунтовій карті наведений виділ, який включає чорноземи південні малогумусні в комплексі із степовими солонцями. Треба намагатися, щоб один із пунктів відбору зразків був на солонці.

Повні грунтові розрізи закладаються і описуються на основних точках, які розташовані на найбільш характерних місцях і там, де прогнозується близьке залягання підстилаючих порід. В останньому випадку корисно додатково пробурити дно розрізу до загальної глибини 2,5-3 м від поверхні. В інших випадках достатньо обмежитись прикопками (до 0,5 м), які дозволяють визначити особливості генезису грунту, його належність до певного таксону грунтової класифікації, ступінь еродованості тощо. При визначенні розрізів, напів`ям і прикопок в залежності від складності ландшафтної ситуації і структури грунтового покриву на площі 1 км<sup>2</sup> необхідно мати до 10-20 точок спостережень. Координати розрізів, напів`ям і прикопок за їх номерами означаються на сумісній карті грунтів, рельєфу і землеустрою. Опис профілів грунтів виконується за загальними правилами.

Після опису морфологічних особливостей профілю грунтів біля кожного розрізу відбираються зразки грунту (300-500 г) для визначення грудкуватості, зв`язності агрегатів (до 1 кг), середньозваженого діаметру грунтових часток, коефіцієнту агрегованості (К_а), для мокрого і сухого просіювання (до 2 кг) із шару грунту 0-3 см, для останніх трьох видів аналізу - із всього орного горизонту. Крім того, в цих же грунтах виконується, при можливості, низка аналізів, які надалі нададуть можливість визначити залежності між досліджуваними показниками і фізичними та фізико-хімічними властивостями грунтів, що обстежуються. Місце відбору зразків визначається для кожного ландшафтного виділу окремо, в залежності від напрямку, крутизни схилу, мікрорельєфу та його характеру. Тобто, відбір виконується за геоморфічними профілями уздовж схилів з таким розрахунком, щоб попасти на прямий, опуклий і увігнутий схил, елементи гідромережі і на грунти різного ступеня змитості.

В районах інтенсивного прояву дефляції також необхідно проводити відбір за транссектами з урахуванням площ пилозборів (навітряна сторона поодиноко розташованої лісосмуги, завітряна сторона тощо). Зразки з кожної точки відбираються у 4-5-ти кратній повторності і аналізуються вони окремо. Кожен зразок відбирається, як правило, не з розрізу, а біля нього із шару грунту 0-3 см.

За результатами передпроектного обстеження виконуються: розподіл площі землекористування на низку відокремлених ландшафтних виділів; уточнюються їх характеристики як в якісному так і в кількісному аспектах; визначаються і уточнюються типи умов росту і розвитку на них рослин; визначаються основні характеристики рельєфу, вплив грунтів, грунтоутворюючих і підстилаючих порід на протиерозійні властивості ландшафтів і грунтів; вплив водно-сольового режиму і спрямованість змін, які можливо відбудуться в результаті створення агроландшафту; визначаються основні параметри і можливий меліоративний вплив лісових смуг у агроландшафті, що формується, а також всі основні параметри грунтового покриву, які визначають його стійкість до ерозії.

Види і методи аналізів у зразках грунту, що відбираються

У відібраних зразках грунтів після доведення їх до сухого стану, в першу чергу визначається величина грудкуватості поверхневого шару. Сухий зразок спочатку легенько розминається руками для подрібнення великих грудок і засипається на сито з діаметром отворів 1 мм з піддоном і кришкою. Обережно і легко постукуючи руками по бортам сита, грунт відсівають у піддон. При просіюванні треба уважно стежити, щоб грудочки до 3-5 мм не руйнувалися. Після чого, весь дрібнозем, що опинився у піддоні і залишився на ситі зважується на технічних вагах і визначається відсоток від маси зразка грунту, що залишився на ситі, тобто - грудкуватість.

Для визначення зв`язності агрегатів сухий грунт подрібнюється у звичайній лабораторній ступці і пропускається крізь сито з діаметром отворів 1 мм. Потім подрібнений (але не перетворений у пил) грунт масою 160-180 г пересипається у нерафінований паперовий стаканчик і зважується на технічних вагах. Обережно (крізь фільтрувальний папір) додається дистильована вода до досягнення повної вологоємності (заповнюються водою усі шпарини), що можливо розрахувати за матеріалами книги Іовенко (1961) чи інших методичних посібників. Насичені водою “блоки” залишаються у нормальних кімнатних умовах без сонячного світла до повного висихання. Після чого процедура зволоження повторюється до досягнення найменшої (польової) вологоємності. Після висихання грунт обережно, без його руйнування переноситься на ротаційне сито Чепла, яке являє собою циліндр довжиною 1 м і діаметром 30 см, зроблений з перфорованого листа із отворами в 1 мм, насаджений на вісь з ручкою і розміщений у закритому корпусі з тонкого металу. Швидкість обертання становить один оберт за дві хвилини на протязі 20 обертів. Частина грудочок, що утворилися, руйнується і надходить у кожух. Відношення маси незруйнованих агрегатів до загальної маси зразка у відсотках і є зв`язністю (S). Отримане значення S дозволяє визначити коефіцієнт руйнування агрегатів (K_s) за формулою:

KS=100-S/100

Середньозважений діаметр визначається після мокрого просіювання на колонці сит на приладі Бакшеєва за загальноприйнятою методикою (Вадюнина, Корчагіна, 1973) за формулою:

d=5f₁+3f₂+f₃+0.5f₄+0.25f₅+0.05f₆/100, мм

де:     f₁...f₆ - процентний вміст грунту на ситі відповідного діаметру отворів (5...0,25 мм) від маси зразку (25 г).

Коефіцієнт агрегованості K_a за Бейвером і Роадесом визначається класичним методом піпетки (Вороніна, Корчагіна, 1973) або за методикою Булигіна, Комарової (1990) з використанням мікроскопу за формулою:

K_s=a-b/a

де:     a - сума мікроагрегатів і вільних елементарних грунтових часток (ЕГЧ) діаметром більше 0,05 і менше 0,25 мм,         b - сума ЕГЧ того ж діаметру.

Вміст ЕГЧ і мікроагрегатів визначається методом прямого підрахунку при 98-кратному збільшенні у відбитому світлі. Грунтовий зразок спочатку розсівається на ситах з отворами 0,20; 0,16; 0,065 і 0,05 мм. Розсів виконується на спеціальному приладі або руками на протязі 30 сек. Кількість мікроскопних полів - не менше за 20.

Крім того, виконуються аналізи основних фізико-хімічних і хімічних властивостей грунтів за загальноприйнятими методами:

- загальний вміст гумусу за методикою Тюріна;

- фракційний склад гумусу за Бєльчиковою;

- склад обмінних катіонів;

- рН водний (для основних грунтів); рН водний і сольовий (для кислих і потенційно кислих грунтів);

- зольність торфу;

- гранулометричний склад;

- мікроагрегатний склад;

- вміст карбонатів кальцію газоволюметричним методом;

- склад водної витяжки за повною схемою.

3. Класифікація і особливості картографування еродованих грунтів

Існує ціна низка класифікацій ґрунтів за ступенем еродованості. Але, як показала практика, принципово нової інформації не виникає від того, за якою класифікацією за ступенем еродованості буде оцінюватися певний ґрунт. Більш важливо (і принципово) визначити, чи справді цей ґрунт еродований і який шар ґрунту втрачено. Тому розглянемо два підходи до класифікації за ступенем еродованості, що були загально прийняті в колишньому СРСР, і сьогодні без істотних змін використовуються в Україні.

Найбільш поширена класифікація, де основною ознакою є частка втраченого генетичного профілю ґрунту під впливом ерозійних процесів. Додатковими ознаками в цій класифікації є забарвлення орного шару, глибина залягання включень і новоутворень, наявність на поверхні рівчаків від тимчасових потоків, природних і штучних реперів. Найбільш відомі підходи, які можна віднести до цієї класифікації, сформулювали С.С.Соболєв (1948, 1961) і Г.П.Сурмач (1954, 1992). Друга класифікація заснована на зменшенні запасів гумусу у ґрунті. Найбільший вклад у її формування зробив М.М.Заславський (1972).

У відповідності з класифікацією С.С.Соболєва еродовані ґрунти розділяються на слабо-, середньо-, сильно і дуже сильно еродовані ґрунти.

Слабоеродовані ґрунти. До них відносяться ґрунти, у яких втрачено не більше ½  генетичного горизонту Н (використовуємо українську індексацію ґрунтів). При цьому розорюється нижня частина горизонту Н. Якщо глибина оранки перевищує нижню межу горизонту Н, в орний шар надходить горизонт НР, що відображується на кольорі поверхні ґрунту у відповідності з забарвленням горизонтів Н і НР.

Середньоеродовані грунти. До них відносяться ґрунти, у яких втрачено більше половини або повністю генетичний горизонт Н. В орний шар надходить генетичний горизонт НР, а може і Ph, якщо потужність НР менше глибини основного обробітку. Поверхня ґрунту набуває забарвлення цих горизонтів – для чорноземів це, як правило, буруватий колір.

Сильноеродовані грунти. До них відносяться ґрунти, у яких втрачений горизонт НР і розорюється РН. Поверхня ґрунту набуває бурого кольору.

Дуже сильно еродовані грунти. Це колишні ґрунти, які повністю втратили генетичний профіль і розорюється материнська порода. Колір орного шару – це колір Р.

Намиті ґрунти класифікують за потужністю наносів:

-         Слабонамиті – до 20 см.

-         Сереньонамиті – 20 – 40 см.

-         Сильнонамиті – 40 см.

Методи визначення ступеня еродованості грунтів

Ствердилася й досі широко застосовується методика визначення ступеня еродованості, що грунтується на виборі контрольного плакорного грунту, з потужністю якого порівнюються потужності схилових грунтів. Автором такого методичного підходу вважається С.С.Соболєв. Має місце досить значна кількість модифікацій цієї методики, які також грунтуються на виборі контролю на плакорі. Для прикладу можна назвати роботи Г.П.Сурмача, Г.І.Швебса, де наведено такі методики. Але за останній час вже не викликає сумнівів неможливість встановлення ступеня еродованості схилових грунтів на підставі плакорного контролю. Стисле зведення таких публікацій наведено у докторській дисертації Г.А.Ларіонова. Ряд авторів, що мають таку саму точку зору, пропонують до класифікації замість терміну "еродовані" ввести термін "схилові грунти". Почали з`являтися нові методи визначення ступеня еродованості схилових грунтів. Зокрема, один з них розроблено Г.А.Ларіоновим, який назвав його методом перших розрізів. Також є багато прикладів встановлення початкової потужності грунту за якоюсь природною міткою (репером). Наприклад, праця Ф.Е.Фотона з співавторами, в якій наведено можливість визначення ступеня еродованості за концентрацією залізо-марганцевих конкрецій у поверхневому шарі грунту. Але наведені методи можна використовувати лише у конкретних випадках і вони не можуть мати широкого застосування.

Проте слід вказати на якісно відмінний підхід, що з`явився до визначення ступеня еродованості грунтів. Так, В.В.Разумков пропонує прийняти фактори грунтоутворення як незалежні змінні, що визначають стан грунтової системи, а властивості - як залежні змінні. Автор вважає, що одержані кількісні залежності можуть використовуватися для камерального дешифрування гірських грунтів. Суть такого підходу міститься у спробі формалізувати рівняння В.В.Докучаєва, яке свідчить про функціональний зв`язок розвитку грунтового тіла з факторами грунтоутворення. Це посилання може бути теоретичною основою методики визначення еродованості грунтів.

4. Контрольні питання для самоперевірки

1. Що є основним завданням передпроектного обстеження  території, що агроландшафтно упорядковується?

2. Які матеріали необхідно зібрати для проведення передпроектного обстеження  території?

3. Назвіть основні відмінності рекогносцировки і грунтово-ерозійного обстеження території.

4. Які операції виконують за результатами передпроектного обстеження  території?

5. Назвіть основні методичні підходи до класифікації грунтів за ступенем еродованості.

5. Список рекомендованої літератури

1. Закон України від 16.02.2017 "Про державний контроль за використанням та охороною земель" [Електронний ресурс] Режим доступу до ресурсу http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/963-15
2.    Закон України "Про охорону земель" від 27.06.2015 [Електронний ресурс] Режим доступу до ресурсу http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/962-15?test=qY4Mfbtc78fVbabUZizauODBHI4V2s80msh8Ie6
3. Закономірності поширення еродованих грунтів на території України [Електронний ресурс] Режим доступу до ресурсу https://studfiles.net/preview/5342226/page:37/
4.  Булигін С.Ю., Бураков В.І., Котова М.М., Б.І.Новак, А.Б.Ачасов, А.В.Барвінський. Проектування ґрунтозахисних та меліоративних заходів в агроландшафтах: Навчальний посібник. -Київ:НАУ, 2004.-114 с.
5.  Булигін С.Ю. Формування екологічно сталих агроландшафтів: Підручник. -Київ: Урожай, 2005.-300 с.