由于改造沼泽的目的不同,排水定额也有很大差异。据国外研究认为,在80厘米厚的泥炭沼泽上试验,排水定额对作物产量有密切关系。他们的结论是,农田排水最大定额为2.20~2.60米(深度),最小定额在0.6~1.0米,最优定额1.2~1.3米。同时在不同作物,各发育期,对农田水分也有不同的要求。正确的排水是,既排出了沼泽中多余的水分,又能保证根系(作物、树木、牧草)发育期适当的水分需求。因此,在沼泽排水时,必须进行排水定额的计算。
沼泽地排水后地下水位下降,土壤中充满了空气,土壤中原有的微生物区系发生变化,沼泽所特有的嫌气条件被好气环境所代替。在好气性细菌的作用下,促进了有机残体的分解和有效养分的释放。由于微生物活动增强,胶体物质发生凝固现象。因此,土壤具有多孔性、团粘性和结构性。排水后降低了土壤的比热和热容性,使土壤温度提高了。某些亚氧化物在空气和氧气的作用下,改变其对作物有害的性质,如一氧化铁变成了三氧化铁。在排水的影响下,地下水位变化幅度变小了,减少了土壤中灰分物质和氮素的流失。总之,通过排水使沼泽土壤某些物理和化学特性发生了变化。
2.土壤改良
沼泽排水后,如果辟为耕地,必须采取一系列加速土壤熟化的措施。
(1)整地与晒筏 虽然沼泽地势低平,坡降很小,但仍有微小起伏。中国北方及高寒山区沼泽,各种微地貌十分发育,因此在沼泽排水后,应先清除沼泽中杂草、树根,用推土机铲除较大的草丘。若考虑机耕和灌溉,还必须平整土地;改沼育林,可结合田间排水工程一起进行。由于沼泽土壤长期处于过湿的还原状态,一些矿物质因缺氧而形成有毒化合物,如硫化氢、甲烷、一氧化碳等。所以沼泽地在排水和整地后,应翻地晒筏,改变其还原状况,排出有毒化合物,同时有利于有机残体的分解,释放土壤中可被植物吸收的矿物质,提高土壤温度,促进水分蒸发。根据三江平原沼泽地开垦的经验,晒筏之后,应适时将筏耙碎,一般要耙4~6次,这样有利于改善土壤的通气状况,促进土壤熟化。
(2)加土与施肥 根据沼泽土壤类型不同,有的加沙土、河淤土,有的加黄土。如黑龙江省集贤县农丰大队,1974年向400亩潜育沼泽土中,加沙土5000立方米,使300亩小麦铺了底沙,亩产达520斤,比未掺沙的耕地增产了30%,其中30亩掺沙较多的地块,小麦亩产达710斤。吉林省舒兰县,在30~60厘米的泥炭沼泽土上,加黄土两次,深翻3次,泥炭与黄土混合均匀各达50%,5年后亩产水稻500余斤,基本上克服了养分不均匀,不扎根,贪青不结实等缺点,而且当沼泽地熟化后,后劲很足,少施肥也可增产。利用河水含沙自然淤积的规律,采用放淤办法,向沼泽地中加入河淤泥沙。首先用堤埂把沼泽地分成若干地段,以闸控制洪水及河水出入进行放淤。由于淤积的泥沙肥力高,可改变沼泽土壤的结构及养分状况,促进土壤熟化。
沼泽地排水后进行垦殖,还必须施加一些肥料。中国辟为耕地的沼泽多为富营养沼泽,通常含有较丰富的石灰质,但缺乏钾、磷、铜和硼,如施加少量这类肥料,可使产量显著提高;潜育沼泽还应施加有机肥,特别是开垦数年后,效果更好。
加土和施肥有利于改善沼泽土壤的水分和通气状况,促进微生物活动,促进有机残体的分解和土壤中各种养分的平衡。
3.灌溉
有人认为沼泽地多水,排水后不需要灌溉,实际上并非如此。沼泽地改为耕地后,虽然水分仍较多,但是在干旱年和一年中的某些季节里,也有干旱现象。为了提高作物的产量,建立稳产高产农田,排水后的沼泽耕地,也必须考虑灌溉问题。
三江平原是中国沼泽辟为耕地面积较大的地区,历史上该区有干旱与洪涝周期交替的规律,近期1975~1980年间连续干旱,许多常年积水的沼泽已干涸,改为耕地的沼泽也因干旱大幅度减产。即使在正常年份,本区春旱也较重,有“十年七春旱”之说,春旱不利于大田播种和出苗,对小麦的分蘖和拔节影响很大;这里还经常发生伏旱。为了解决这一问题,中国科学院长春地理研究所在开展井排试验的同时,进行井灌的试验研究,使一井两用,遇涝能排,遇旱能灌,排灌结合。这样投资少,占地少,见效快,而且能促进地表水和地下水的相互转化,达到综合利用水资源的目的。