СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ ФЛОРЫ И ФАУНЫ НА МЕЛИОРИРУЕМЫХ ЗЕМЛЯХ Российский патент 1997 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к мелиорации, экологии и охране природы.

Преимущественные области применения лесная и лесостепная зоны, зона Нечерноземья.

Из книги "Охрана природы" (справочник, издание второе, переработанное, под редакцией Л. П. Митрюшкина, М. Агропромиздат, 1987, стр.144) известен способ охраны животных, заключающийся в сохранении и восстановлении их местообитаний посредством внедрения комплексных принципов природопользования, представляющих собой компромисс между производственными задачами хозяйственной отрасли и охраной природы, в частности, неосушение части болот, переход на постоянное лесопользование, отказ от монокультур в сельском хозяйстве, рекультивация нарушенных земель и т.д. Невозможность интенсивного выращивания различной флоры и интенсивного разведения различной фауны из-за отсутствия необходимых природных условий является серьезным недостатком известного способа, ведь для интенсивного разведения фауны недостаточно мер по сохранению и восстановлению ее местообитаний при одновременном сохранении природопользования на уровне компромиссов с природой. Для интенсивного природопользования в обязательном порядке требуются интенсивные меры по преумножению природных богатств как на уровне флоры, так и на уровне фауны.

Из книги Б. С. Маслова, И.В.Минаева "Мелиорация и охрана природы" (М. Россельхозиздат, 1985 г. стр. 104-107) известно, что:
"потери воды на поле включают: просачивание влаги ниже корнеобитаемого слоя почвы, поверхностный сброс воды с поля и расход ее на непродуктивное испарение (стр. 104);
"безвозвратные потери для реки слагаются из расходов воды на дополнительное испарение с орошаемых земель и воды, расходуемой на заполнение зоны аэрации" (стр. 107, последний абзац);
"в настоящее время разработан ряд приемов (применение при промывке почвы временного дополнительного дренажа, магнитная обработка промывной воды), сокращающих продолжительность заполнения и потери воды на испарение".

Недостатком известных способов является стремление уменьшить потери воды на якобы непродуктивное испарение. При этом упускается из виду то обстоятельство, что уменьшение испарения влаги в атмосферу изменяет естественный процесс круговорота воды в природе и приводит к увеличению сухости воздуха с весьма вредными последствиями, в частности:
повышается вероятность усиления ветров и ветровой эрозии почвы;
уменьшается выпадение атмосферных осадков ( а раз нет осадков, нет и испарений, охлаждающих поверхность от перегрева);
уменьшается смачивание пыли водяными микрокаплями и выпадение ее на землю, т.е. повышается запыленность воздуха;
уменьшается вероятность выпадения теплых рос из-за малого количества влаги в воздухе, поэтому уменьшается урожайность лесных и сельскохозяйственных культур, в частности, урожайность грибов и ягод, зерновых, овощей и пропашных культур;
теплые росы сменяются холодными, вызывающими ранневесеннюю гибель всходов или ранневесеннюю гибель плодов и ягод, поскольку в сухую холодную погоду холодные потоки воздуха из верхних слоев атмосферы при оседании ночью на Землю не встречают сопротивления в виде защитного приземного слоя из теплового влажного воздуха и не нагреваются от контактов с ним.

Из учебника "Сельскохозяйственные мелиорации" под ред. И.П.Сухарева, М. Колос, 1981 г. стр. 58-59, 70 известно создание в балках или руслах небольших рек каскада прудов и водохранилищ с регулируемым уровнем воды в верхнем бьефе для орошения, то есть для улучшения водно-воздушного режима корнеобитаемого слоя почвы в прилегающей территории. Эти пруды и водохранилища могут быть использованы в качестве среды обитания рыб и водоплавающей птицы, а также для водопоя. В процессе эксплуатации прудов и водохранилищ их периодически очищают и углубляют. Кроме того, для защиты водоемов от чрезмерного испарения и заиления по берегам высаживают деревья и кустарники (иву, тополь, липу, сосну).

Данный способ наиболее близок к предложенному по назначению и содержит наибольшее количество сходных признаков, поэтому принят за прототип.

К недостаткам прототипа относится то, что создание каскада прудов и водохранилищ на реках еще не обеспечивает создания густой сети водоемов со сравнительно постоянным уровнем воды в них на всей окультуренной территории и не обеспечивает требуемый уровень воды в корнеобитаемом слое почвы в различных условиях произрастания флоры и обитания фауны, а также не предусматривает очистку, углубление и стремление русел ручьев и рек посредством создания мощных водных потоков на уровне движущейся по течению мощной водной волны регулируемых параметров. Создание же лесных и лесокустарниковых насаждений не оптимизировано.

Цель изобретения повышение отдачи от использования мелиоративных систем путем регулирования содержания влаги в корнеобитаемом слое почвы до оптимального уровня влажности свежих почв на большей части окультуриваемой площади и создание условий для многообразных экологических связей, прежде всего, разнообразных пищевых цепей на основе водных источников.

Поставленная задача достигается тем, что на окультуриваемой территории создают множество различных и одновременно малых по площади водоемов в качестве средства для регулирования влажности воздуха и почвы, а также в качестве среды обитания или водопоя для животных, в частности, на ручьях возводят каскад из множества малых запруд, на малых реках каскад из множества малых прудов и водохранилищ с регулируемым уровнем воды в верхних бьефах, в прибрежных зонах рек создают сеть озер, например, с глубокими зимовальными ямами и мелкими хорошо прогреваемыми прибрежными участками, а в междуречьях, преимущественно по бывшим руслам стариц (староречий), сооружают сеть в основном глубоких искусственных озер, при этом запруды, пруды и водохранилища возводят в основном вблизи участков с сухими и свежими условиями местопроизрастания, а нижние бьефы гидроузлов располагают предпочтительно на влажных, временно переувлажняемых, длительно и постоянно избыточно увлажненных землях, причем русла малых рек периодически подвергают очистке и углубляют на всем протяжении их, в том числе на территории прудов и на участках между ними, а степень углубления русла каждого участка реки прямо пропорциональна степени увлажнения почвы в окрестностях, например, в условиях временно переувлажняемых почв степень углубления русла реки предусматривают меньше, чем в условиях длительно и постоянно избыточно увлажняемых почв.

Кроме того, расстояние между водоемами предусматривают не более 600-800 м, то есть меньше удвоенной дальности полета птиц за кормом от своих гнездовий (300-400 м).

Кроме того, по берегам водоемов выращивают деревья, кустарники, полукустарники и высокостебельные травы, причем на границе с водой выращивают преимущественно берегоукрепляющие и влаголюбивые кустарники, например, иву, а снаружи лесного массива ягодные кустарники типа рябины, черемухи, калины, и т. п. а также полукустарники и высокостебельные травы, причем около мест ожидаемого расположения гнездовий устанавливают ремизные зоны в виде защитных полос шириной в 1-5 м из ели и разных лиственных пород деревьев, преимущественно колючих кустов терна, боярышника, шиповника, желтой акации, можжевельника, облепихи, малины, ежевики, смородины и других видов.

На фиг. 1 дана схема размещения ручьев, рек, запруд, прудов и водохранилищ, а также прибрежных озер и озер в междуречьях (вид в плане); на фиг. 2 схема размещения древесно-кустарниковой растительности относительно водоемов (вид сбоку).

Условные изображения, принятые на схемах: 1 ручей (приток малой реки), 2 запруда на ручье, 3 малая река, 4 пруд на реке, 5 водохранилище, 6 - возвышенность местности, 7 участок с пониженным рельефом местности, 8 - прибрежные озера, 9 лагуны, 10 озеро в междуречьях, 11 болото, 12 берегозащитный кустарник, 13 деревья лиственные, 14 деревья хвойные, 15 - ягодные кустарники, 16 ягодные полукустарники, 17 высокостебельные травы.

Пример конкретного выполнения способа. На ручьях 1 возводят каскад из множества малых запруд 2, а на малых реках 3 каскад из множества малых прудов 4 и водохранилища 5. Запруды, пруды и водохранилища сооружают вблизи участков с повышенным рельефом местности (возвышенностей) 6, а нижние бьефы гидроузлов размещают на участках с пониженным рельефом местности 7, то есть в пойме реки 3. В прибрежной полосе реки 3 создают прибрежные озера 8 и лагуны 9, а в междуречьях озера 10. На участках с пониженным рельефом местности 7, вне зоны осушения местности рекой 3, оставляют в нетронутом виде болота 11.

По берегам ручьев 1, малых рек 3, запруд 2, прудов 4, водохранилищ 5, озер 8 и 10, болот 11 выращивают лесокустарниковые насаждения и травы. При этом вблизи от уреза воды размещают берегозащитный кустарник 12, например, из ивы, затем на большем удалении от берега размещают лиственные деревья 13, хвойные деревья 14, ягодные кустарники 15, ягодные полукустарники 16 и высокостебельные травы 17.

По наружным периметрам лесокустарниковых насаждений для защиты фауны от хищников и непогоды создают ремизные зоны из густостебельных пород деревьев, например, ели, пихты, а также колючих кустарников и полукустарников.

Площадь водоемов, используемых для регулирования климата и разведения фауны, не должны превышать 10-15 от площади всех сельскохозяйственных и лесохозяйственных угодий, а в случае использования водоемов еще и для производства водной растительности с целью последующего использования в сельском и лесном хозяйстве этот показатель может быть увеличен до 35
Ручьи 1 длиной до 3 км с запрудами 2 площадью по 0,01-1,00 га, а также малые реки 3 длиной 3-200 км с прудами 4 площадью по 0,5-100 га и водохранилищами 5 площадью до 300 га в сочетании с прибрежными озерами 8 и озерами 10 в междуречьях площадью по 0,2-10,0 га представляют собой в совокупности водоемы различной глубины с различным составом и скоростью течения воды, пригодные для произрастания различной флоры и обитания разнообразной фауны.

Расстояние между водоемами предусматривают меньше удвоенной дальности полета птиц за кормом от своих гнездовий, то есть не более 600-800 м. Это позволяет птицам совершать полеты на водопой в любом случае не далее, как за 300-400 м.

Сооружение каскада плотин на ручьях 1 и реках 3 позволяет обеспечивать двустороннее регулирование влаги, в частности, обводнение в засушливый год и осушение в дождливый, а также спрямление, расширение, углубление и очистку русел на всем протяжении их, в том числе на территориях прудов и на участках между ними, во время залпового спуска запруженной воды из верхних бьефов в нижние. При этом степень углубления русла каждого участка реки возможна в прямо пропорциональной зависимости от степени увлажнения почвы в окрестностях, например, в условиях временно переувлажняемых почв степень углубления русла реки возможно предусматривать меньше, чем в условиях длительно и постоянно избыточно увлажненных почв.

Возведение множества малых по площади запруд, прудов, водохранилищ и озер вызывает увеличение влажности воздуха и почвы в сухих и свежих условиях местопроизрастания верхних бьефов, а углубление русел малых рек способствует осуходоливанию переувлажненных земель в нижних бьефах. За счет этого на наибольшей части местности создаются благоприятные по влажности воздуха и почвы условия для произрастания флоры и обитания фауны. Кроме того, на значительном удалении от плотин в верхних бьефах сохраняются резерваты с сухими условиями местопроизрастания, а на значительном удалении от рек в нижних бьефах болота 11. Таким образом, при общем улучшении природных условий сохраняются условия для развития всех видов флоры и фауны. Кроме того, наличие большого количества разнообразных водоемов (запруд, прудов, водохранилищ, озер, стариц, лагун) обеспечивает исключительно обильное размножение насекомых (мух, мошкары, комаров, паутов, стрекоз и их личинок - опарышей, мотылей, козар и т.п.), а также земноводных, являющихся наиболее желательным для рыб и птиц белковым кормом животного происхождения. В свою очередь обильное размножение земноводных, рыб и птиц приводит к увеличению численности водоплавающей и околоводной дичи, а также полуводных пушных зверей.

Предложенный способ обладает значительным положительным эффектом, в частности:
1. за счет большой суммарной площади водных зеркал у множества малых по площади водоемов обеспечивается:
1.1. повышение уровня влажности в корнеобитаемом слое почвы на прилегающих к водоемам землях с предпочтительно сухими и свежими почвами (за счет своего рода подтопления этих земель, а также регулирования влажности в корнеобитаемом слое в зависимости от вегетационного периода произрастающей в окрестностях флоры);
1.2. полноводность озер в окрестностях и повышение уровня грунтовых вод на значительных площадях верхних бьефов из-за просачивания воды в глубинные слои почвы под прудом, сопровождающееся возникновением из грунтовых вод большого количества подземных ключей и ручьев, подпитывающих озера и малые реки (за счет этого интенсифицируются процессы водообмена, поверхностное питание водоемов загрязненными водами дополняется гораздо более чистым грунтовым питанием).

1.3. Испарение влаги с поверхностей водоемов в большом количестве, сопровождающееся:
увлажнением воздуха, то есть увлажнением микроклимата в окрестностях,
уменьшением испарения влаги из почвы в окрестностях (чем воздух влажнее, тем меньше испарение влаги из верхнего, корнеобитаемого слоя почвы и тем меньше охлаждение ее, следовательно, тем больше продуцирующая способность лесных и сельскохозяйственных угодий (грибов, ягод, трав и т.п.), особенно на сухих и даже свежих почвах в засушливые и холодные годы, например в борах
беломошниках, борах мохово-лишайниковых, борах-зеленомошниках, кисличниках и брусничниках, ельниках свежих черничниках;
увеличением выпадения дождей в окрестностях из-за отсутствия отклоняющих облака вертикальных потоков воздуха;
выпадением в ночное время из теплового влажного воздуха теплых рос, благотворно влияющих на урожай грибов, ягод, лекарственных растений и другой флоры, а также содействующих интенсивной работе дождевых червей;
предотвращением выпадения в ночное время холодных рос, губящих молодые побеги, цветы и плоды, а также снижающих интенсивность работы дождевых червей (росам противостоит толстый надпочвенный слой влажного воздуха).

1.4. Исключительное обильное размножение насекомых (мух, мошкары, комаров, пауков, стрекоз и их личинок-опарышей, мотылей, козар и т.д.), а также земноводных, являющихся наиболее желательным для рыб и птиц белковым кормом животного происхождения.

В свою очередь обильное размножение земноводных, рыб и птиц приводит к увеличению численности водоплавающей и околоводной дичи, а также полуводных пушных зверей. Увеличение же количества птиц вызывает уменьшение количества насекомых и их личинок, являющихся вредителями леса, вследствие чего лес растет биологически более здоровым.

1.5. Обильное размножение насекомых типа рыжих лесных муравьев и божьих коровок, уничтожающих болезни леса.

В здоровом лесу всегда много грибов, ягод и различной дичи.

2. За счет малой площади каждого из водоемов: меньше затопляется плодородных земель, малое давление воды на грунт и незначительная изменчивость его из-за малой деформации.

3. За счет большого количества водоемов и сравнительно малого расстояния между ними: меньше потери молодняка всех видов фауны из-за менее продолжительных отлучек от гнездовий на водопой (на расстояние не более 300-400 м); реже общение между различными видами фауны и меньше вероятность распространения заразных заболеваний.

4. За счет увеличения глубины ручьев и малых рек обеспечивается возможность значительного понижения уровня грунтовых вод, что в ряде случаев имеет принципиальное значение, например, для временно переувлажняемых, длительно и постоянно избыточно увлажненных почв (в периоды вешних и ливневых вод, а также в дождливое лето); может вызвать значительное осуходоливание почв (т.е. уменьшение влажности) в нижних бьефах.

5. Выращивание по берегам водоемов лесов, ягодных и колючих кустарников, а также высокостебельных трав содействуют резкому увеличению численности околоводной фауны по их пушкам, поскольку большинство диких животных предпочитает обитать не столько в лугах, сколько в переходных зонах между ними, а также между водными объектами (из-за наличия богатой кормовой базы, а также наличия поблизости укрытий от хищников и непогоды).

Кроме того, деревья и кустарники:
гасят ветер (он гуляет по вершинам их, меньше высушивая влагу из почвы и меньше выдувая тепло),
защищают водоемы от загрязнения мутными вешними водами, задерживают пыль,
поставляют фауне обильный корм в виде ягод, грибов, цветков, молодых побегов, короедов и т.д.),
являются местами гнездовий для большинства птиц и зверей,
являются местообитанием для птиц, особенно мелких (кусты хорошо прогреваются солнцем и создают защиту от хищников),
предохраняются поля от засорения семенами сорняков, произрастающих по берегам водоемов,
предотвращают зимнее промерзание прибрежной полосы на большую глубину, тем самым сохраняют работу подводных ключей и в ледовый период года. Этим обеспечивается предотвращение гибели ихтиофауны в зимний период.

Таким образом, регулирование влажности в корнеобитаемом слое почвы до уровня влажности свежих почв посредством обводнения засушливых и осушения переувлажненных земель (за счет регулирования уровня воды в прудах и глубины русла реки на всем ее протяжении) обеспечивает благоприятные условия для развития как флоры, так и фауны.

Наличие же густой сети малых водоемов, расположенных на удалении не более 800 м один от другого, обеспечивает разнообразие пищевых цепей для различных видов фауны, в частности, содействует обильному размножению насекомых и земноводных, являющихся кормом для птиц и рыб, которые в свою очередь входят в состав корма для водных, околоводных и лесных животных. За счет этого увеличивается численность фауны. Кроме того, благодаря наличию множества водоемов создаются благоприятные условия для размножения пресмыкающихся, в большом количестве уничтожающих грызунов, которые являются распространителями заразных заболеваний. За счет этого также увеличивается численность фауны.

Использование: изобретение относится к области мелиорации, экологии и охраны природы. Сущность изобретения: на окультуриваемой территории создают множество различных водоемов в качестве средства для регулирования влажности воздуха и почвы, а также в качестве среды обитания или водопоя для животных. На ручьях возводят каскад из множества малых запруд, а на малых реках - каскад из множества малых прудов и крупных водохранилищ с регулируемым уровнем воды в верхних бьефах. Запруды, пруды и водохранилища возводят в основном вблизи участков с сухими и свежими условиями местопроизрастания, а нижние бьефы гидроузлов располагают предпочтительно на влажных, временно переувлажняемых, длительно и постоянно избыточно увлажненных землях. Русла малых рек периодически подвергают очистке и углубляют на всем протяжении их, в том числе на территориях прудов и на участках между ними. Степень углубления русла каждого участка реки прямо пропорциональна степени увлажнения почвы в окрестностях. По берегам водоемов выращивают деревья, кустарники и полукустарники и/или травы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ улучшения условий развития флоры и фауны на мелиорируемых землях, включающий возведение на ручьях и малых реках каскадов запруд, прудов и водохранилищ с регулируемыми уровнями воды в верхних бьефах, периодическую очистку с углублением водоемов и русел рек, отличающийся тем, что в прибрежных зонах ручьев и рек создают сеть искусственных озер с зимовальными ямами и мелкими, хорошо прогреваемыми, участками, а в междуречьях и в руслах стариц сооружают сеть глубоких искусственных озер, при этом расстояния между водоемами принимают равными не более 600 800 м. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что запруды, пруды и водохранилища возводят на понижениях местности вблизи дренированных участков, а нижние бьефы гидроузлов размещают на избыточно увлажненных землях, при этом углубление русла каждого участка реки производят на величину, прямо пропорциональную влажности почвы в окрестностях реки со стороны нижнего бьефа. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на берегах водоемов высаживают древесные и кустарниковые растения, причем на границе с водой высаживают берегоукрепляющие и влаголюбивые, снаружи лесного массива ягодные кустарники, а в местах гнездовий устраивают ремизные зоны в виде защитных полос шириной 1 5 м из ели, пихты и разных лиственных пород деревьев, а также нескольких рядов кустарников.