Ландшафтно-экологическая типология земель дельты р. Волги: На примере Камызякского района

В истории земледелия почвам речных долин и дельт принадлежит особая роль. Именно они были древнейшими очагами земледельческих культур.

Дельты, составляя всего 3% площади почвенного покрова мира производят более 12% общемировой продукции органического вещества (Добровольский Г. В., 1984). В связи с этим изучение современного состояния земель, дельты Волги представляет особый интерес. В процессе эволюции дельта Волги прошла несколько стадий развития: 1) молодости, 2) зрелости, 3) старения. Подсчеты по дельте Волги показали, что для прохождения этих стадий достаточно 75−100 лет (В.А. Ковда, 1978). Стадия зрелости является оптимальной в развитии дельты. Именно на этой стадии ландшафтам дельты свойственна наибольшая продуктивность. Здесь с прохождением этих стадий связаны и процессы засоления. Запасы солей в дельте Волги по мере ее развития прогрессивно нарастают.

Дельтовые ландшафты — динамичные и хрупкие системы, в связи, с чем они легко подвергаются изменениям под влиянием сельскохозяйственного освоения и естественных процессов засоления в период подтопления грунтовыми водами.

Из года в год идет массированное наступление человека на естественные экосистемы дельты р. Волги. При этом масштабы хозяйственного воздействия таковы, что приводят к нарушению целостности ландшафта и ослаблению его потенциальных возможностей самовосстановления и самоочищения.

Дельта Волги — район, где 80% продукции растениеводства получают на базе орошения. В целом по региону из водоемов области на орошение ежегодно используется в среднем 2 млрд. куб. речных вод и возвращается с орошаемых полей в водоприемники 0,25 млрд. кубометров (Шарова Ш. В., 1997). Наряду с другими негативными последствиями орошаемого земледелия — засолением, заболачиванием, подтоплением и т. д., наблюдается изменение качественных и количественных гидроэкологических характеристик используемых на орошение природных вод, которые при возврате воздействуют на водоприемники.

Существенные осложнения в орошаемом земледелии дельты возникли в связи с подъемом уровня Каспийского моря. Последствие этого природного явления до конца остаются неясными, но возникла реальная угроза потери наиболее плодородных земель дельтовой зоны (Камызякского, Володарского и Ик-рянинского административных районов).

Расширение пашни привело к строительству несовершенных оросительных и дренажных систем, не обеспечивающих экологически безопасное и экономически эффективное природопользование. Все это привело к изменению свойств почв и утраты основной ее биосферной функции — воспроизводство почвенного плодородия.

Техногенное воздействие местами полностью уничтожило естественный почвенно-растительный покров.

Кроме того, земли дельты Волги постоянно подвергаются или непосредственному загрязнению путем внесения больших доз удобрений и химических средств защиты растении, или воздействию промышленных и бытовых отходов, или вредными веществами, в том числе тяжелыми металлами, переносимыми водой или поступающими через атмосферу.

Выбросы вредных веществ в атмосферу (8С>2, СО2, N0, N02, СН4) от стационарных источников (газопромышленных предприятий, ГРЭС) составляет 42% общего количества атмосферных выбросов Астраханской области и 58% от автотранспорта.

Накоплением загрязняющих веществ, в том числе тяжелых металлов (Си, Zn, РЬ, Сс1 и других) в волжской воде составляет 2−5 ПДК, а содержание нефтепродуктов 6−9 ПДК.

Таким образом, вышесказанное позволяет утверждать об актуальности выбранной темы исследования, по оценке экологической ситуации возникающей в результате природно-антропогенного воздействия, а также разработки типологии земель и первоочередных рекомендаций по рациональному использованию их.

В связи с этим главной целью диссертационных исследований является разработка типологии земель дельты Волги с учетом современного экологического состояния ландшафтов на примере Камызякского района, как наиболее интенсивно осваиваемого и в тоже время подвергающегося процессам подтопления.

Основным принципом ландшафтно-экологической типологии земель изучаемого региона является особенности состояния земель характерных ландшафтов дельты Волги, а именно учет степени влияния подтопления и затопления участков, химизма засоления и характера нарушенности земель.

Ландшафтно-экологическая типология земель необходима для картирования и последующего микрорайонирования территории, с целью разработки рекомендаций по рациональному использованию земель с возможной экстраполяцией полученных результатов на все подобные территории не только дельты Волги, но и других рек в аридных зонах страны.

С этой целью решались следующие задачи:

1. Тщательный анализ факторов природной среды дельты Волги и выбранного для изучения Камызякского административного района.

2. Детальное изучение изменения свойств почв и степени их засоленности в зависимости от естественных причин, а также под влиянием техногенеза на ключевых участках.

3. Выявление экологического состояния земель дельты Волги на примере Камызякского района для целей типологии земель.

4. Разработка рекомендаций для проведения мероприятий по рациональному использованию земель.

Объектом наших исследований явились подтопленные засоленные и неподтопленные как незасоленные, так и засоленные земли сельскохозяйственного использования Камызякского района Астраханской области.

Предмет исследования — природно-техногенные изменения и оценка современного экологического состояния земель.

Научная новизна заключается в разработке ландшафтно-экологической типологии земель на основании оценки их современного экологического состояния и особенно почвенного компонента ландшафта. Выработка рекомендаций по рациональному использованию земель.

Практическая ценность работы состоит в том, что выявлены участки разной степени подтопления и засоления, а также участки интенсивно нарушенных земель сельскохозяйственного назначения. Результаты исследования могут быть использованы сельскохозяйственными организациями и для предупреждения негативных последствий антропогенеза и рационального использования земель в условиях подтопления.

Используемые материалы и методы исследования:

Ландшафтно-экологическая типология земель Камызякского района разработана на основе теоретических и методологических положений Раменского, Сочавы, Годельмана.

Автором проведены геоботанические и почвенные исследования Камызякского района в составе экспедиции лаборатории института мониторинга земель (РОСИЗМ). Проанализированы: Карта современной береговой линии и зон влияния грунтовых вод Каспийским морем в М 1:200 000- Ландшафтная карта с регионами затопления и подтопления земель в М 1:20 000.

Заложены почвенные разрезы с учетом условий подтопления. Выполнены анализы образцов на содержание тяжелых металлов и остаточного содержания пестицидов, а также анализ водной вытяжки на выявление катионов и анионов Са2+, Мё2+, С1″, БО/", НС03″ и общее содержание солей в почве. Выполнены геоботанические описания пробных площадей и описание почвенных разрезов. Составлен флористический список. Собраны сведения о современном использовании угодий и их экологическом состоянии /сбитость, засоренность, отравленность и другие антропогенные изменения.

Изучены и проанализированы фондовые материалы нескольких организаций: лаборатории РОСИМЗиЭ, Астраханского филиала «Южгипрозема», а также использовались краеведческие материалы областной библиотеки.

Анализ имеющейся научной литературы о природных условиях и типологии ландшафтов и земель дельты Волги определили значимость разработки вопросов типологии земель, находящихся в условиях техногенной нагрузки.

Основными методами полевых исследований явились общепринятые методы геоботанических, почвенных и экологических исследований. Нами был осуществлен рекогносцировочный обход территории. В результате были выбраны два направления почвенно-географических профилей, расположенных на участках, в разной степени удаленных от Каспийского моря, подверженных в разной степени процессам подтопления.

В качестве базовой основы для оценки подтопления земель использовались спекгрозональные космические снимки (аппарат МК — 4 в М 1:800 000, увеличенные до М 1 -.200 000), обладающие достаточными информационными свойствами и пространственным разрешением на местности (15 м), для составления карт М 1:200 000.

В работе использованы классификации почв дельты Волги А. А. Попова. Всо-ответствии с поставленными задачами в полевых условиях был выполнен морфо-лого-генетический анализ почвенных профилей. Химические и физико-химические проведены по традиционным методикам, Ре&КЦИЯ — водной вытяжки определялась на потшщиомере со стеклянным электродом. Определение подвижных форм тяжелых металлов Си, №, РЬ, Сё и Ъъ в почвенных вытяжках, приготовленных с 1% раствором НС1 в отношении 1:10 проводилось атомно-абсорбционном спектрофотометре «Регкт-Екпег». Определение лепсораствори-мых солей проводилось по водной вытяжке весовым методомпоглощенные Са2+ и М§-2+ определялись тригонометрическим методомводной вытяжки — пла8 менно-фотометрическим методом, ион хлора методом ионического тотрирова-ния, сульфат ион по Аидиняну.

Щелочность почвы — нитрированием водной вытяжки 0,1н. раствором Б^С^ в присуствии метилоранжа.

Апробация работы: Результаты исследований были представлены и обсуждены на итоговой научной конференции АГПИ (Астрахань, 1996), МГОПУ (Москва 1997), Научной конференции «Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия» (Астрахань, 1996, 1999), на заседание кафедры физической географии МГОПУ (Москва, 1998,1999).

Публикации: По теме диссертации опубликовано 8 работы.

Структура работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на ^¿-страницах текста, иллюстрируется рисунками, таблицами и списком использованных источников из 134 наименований.

Заключение

.

1. Анализ природных условий Камызякского района и изучение их динамики под влиянием антропогенных воздействий (распашки, выпаса скота, сенокошения и др.) в условиях подтопления и затопления земель легли в основу разработки ландшафтно-экологической типологии земель дельты волги.

2. В основу разработки типологии земель положено учение о местообитании немецких лесоводов Н. Гребе и Э. Раманна и типология лесных насаждений, разработанная русскими лесоводами Н. Генко и И.Гуторовичем. Мощный толчок для развития комплексного подхода к разработке типологии земель дали труды Докучаева В. В. о взаимодействии живой и неживой природы, а также Г. В. Высоцского (1909, 1927, 1962 гг) и Э. Раменского (1935, 1938, 1997). В конце 1930;х годов определилось новое направлениеэкология ландшафтов (К. Троль 1939,1972), (Е.Ке?Г, 1967 г). Существенное развитие это научное направление получило в нашей стране в трудах В. Н. Сукачёва (1949 г).

3. Ландшафтный подход в типологии земель уже давно зарекомендовал себя при оценке природных свойств земель, используемых в сельском хозяйстве. Связь ландшафтоведения и типологии земель рассматриваются в трудах А. Д. Арманда, 1961 г, Зворыкина К. В., 1965, 1975, Геренчука К. И., 1965,1975, Сочавы, 1961,1962, Видиной A.A. и Цесельчука Ю. Н., 1961, Бабушкина Л. Н. и Когая H.A., 1975, Пашканга К. В., 1974 и др. Среди зарубежных исследований можно отметить работу А. Винка в области ландшафтной экологии и использования земель (1983). По мнению этих авторов различные генетические типы ПТК, являющиеся морфологическими единицами ландшафта, одновременно являются типами сельскохозяйственных угодий и поэтому могут служить объектом оценки земель.

4. При разработке современной классификации земель и составлении ландшафтно-экологических карт учитываются изменения природной среды под влиянием антропогенных воздействий. По степени антропогенной нагрузки выделяют 4 категории земель: сильно— средне— слабоизмененные и неизмененные. Слабоизмененные земли — это сенокосы и пастбища, на которых после прекращения антропогенной нагрузки возможно восстановление обстановки близкой к исходной. К среднеизмененным землям относятся пашни, а сильноизмененные земли — это территории с эродированными, осушенными землями, с водохранилищами, постройками. В этих случаях нарушены все компоненты ландшафта (Хабаров и др, 1993).

В целом современное учение о типологии земель основывается на свойствах почв и грунтов, характере рельефа, гидрологических и климатических условий. В последнее время в связи с ухудшением состояния земель под влиянием антропогенной нагрузки, особое внимание уделяется их экологической оценке, на основе которой следует разрабатывать методы по рациональному использованию. В основу наших исследований по ландшафтно-типологической оценке земель в дельте Волги мы руководствовались свойствами почв, грунтов, характером рельефа, гидрологическими условиями, кроме того учитывался антропогенный фактор.

5. В качестве основных особенностей природных условий дельты Волги следует назвать динамичность уровня грунтовых вод в связи с подтоплением и затоплением в период половодий и засоленость вследствие близости Каспийского моря, а также наличие сильноминерализованных грунтов, содержащих легкорастворимые соли. Особую роль в динамике почвенно-грунтовых условий играет подъем уровня Каспийского моря, наблюдаемый в последнее десятилетие.

Весьма важную роль в состоянии природы дельты Волги сыграла многовековая сельскохозяйственная деятельность человека, что привело к развитию здесь особого ирригационного ландшафта, который качественно отличается от предшествующих природных систем.

6. Процесс развития дельтового ландшафта распадается на ряд этапов, сменяющих друг друга во времени. В связи с этим территория дифференцирована на участки, соответствующие различным этапам ее развития, связан-нымии со скачкообразными изменениями гидрологических условий в результате трансгрессии и регрессии Каспийского моря. В дельте Волги можно выделить 4 зоны по возрасту с юга на север: 1 — аллювиально-морская равнина с плоско-волнистым рельефом, с характерной субаквальной седиментацией и господством гигрофитов- 2 — култучно-дельтовая равнина с полого-волнистым рельефом, с водотоками, делящимися на протоки, ерики, с заливами (култуками) и банками (каналами) — 3 — дельтовая равнина с бугристым рельефом — бугры Бэра, покрытые ксерофитами- 4 — пойменно-русловая дельтовая равнина с полого-волнистым рельефом, состоящая из больших и малых рукавов, непосредственно отходящих от Волги и Ахтубы с еще более крупными и плоскими островами, покрытыми мезофитами, ландшафт возвышенных частей островов развивается по плакорному типу. В целом для дельты Волги характерно преобладание аккумулятивных форм рельефа над эрозионными.

7. Глубина залегания грунтовых вод в дельте находится в зоне корнеоби-таемого слоя почвы и прямого расхода на испарение через почву. Наиболее высоко грунтовые воды (1,5 — 2,0 м) располагаются под прирусловыми валами, где осуществляется основное питание. Наиболее глубоко воды залегают на буграх Бэра, более 7 м. Режим грунтовых вод орошаемых территорий отличается значительным разнообразием в связи с режимом орошения, влияющим на природные процессы.

8. В пределах рассматриваемого района широко распространены процессы и гидроморфного и автоморфного почвообразования. Черты зонального почвообразования обнаруживаются в пределах дельты в основном на буграх Бэра. Большая роль в почвообразовании принадлежит развитию поемных аллювиальных процессов, сопровождаемых засолением. Следует отметить, что аллювий дельты обычно является продуктом разрушения современных почв в пределах речного бассейна, поэтому он уже несет в себе элементы плодородия, в связи с чем почвы дельты высокоплодородны, так как содержат большую массу биогенного материала. Для них характерны ускоренный биологический круговорот и быстрая минерализация органического вещества, вследствие чего основная черта почв — малая гумусность и высокая минерализация почвенных растворов. Почвенный покров отличается комплексностью. Преобладают почвы аллювиально-дерновые и аллювиально-луговые. Зональные бурые полупустынные почвы занимают бугры Бэра. Лугово-болотные почвы сформировались в днищах высыхающих ильменей и в других понижениях. Все почвы в разной степени засолены.

9. Мощным фактором в развитии растительности является режим полых вод. Поэтому в годовом цикле жизни луговой растительности имеет место два вегетационных периода: доразливный — весенний и послеразливныйлетний. В доразливный период развивается эфемеровая растительность: бурачок пустынный, гусиный лук, мартук пшеничный и др. Послеразливный период отличается большим участием лугового разнотравья с преобладанием пырея ползучего и свинороя пальчатого. По пониженным участкам встречаются заболоченные луга с осокой береговой, камышом озерным, рогозом. Растительность бугров Бэра носит зональный характер. Весной бугры покрыты цветущими эфемерами и эфемероидами. В летнее время растительность выгорает и на них остаются типичные пустынные виды: полыни белая и австрийская, кохия простертая и т. д. Лесная растительность занимает места по берегам рек и протоков, образуя узкие полосы ленточных лесов из ивы белой, ветлы и тутовника черного.

10. Своеобразие природы дельты Волги, а также сочетание разновозрастных, генетически разнородных элементов рельефа способствовали формированию здесь различных природных комплексов. В пределах исследуемого района формируются два типа местности: местность центральной части дельты и местность приморской части дельты. Дельтовая местность характеризуется набором доминантных межрукавных островных урочищ, различающихся по высоте, а следовательно по характеру увлажнения и водно-солевому режиму, что непосредственно сказывается на характере почвенно-растительного покрова. Наряду с островными урочищами здесь выделяются также урочища ильменей, солончаков и бугров Бэра.

11. Исследуемый район находится в наиболее освоенной в сельскохозяйственном отношении части дельты Волги. Условия сельскохозяйственного использования ухудшаются по мере приближения к морю. Южная часть занята земельными отводами рыболовецких артелей и резервными землями государственного фонда. По данным государственного учета земли сельскохозяйственного назначения составляют 117 066 га, а их доля в структуре земельного фонда района — 33,5%. В составе сельскохозяйственных угодий пахотные земли занимают 36 389 (31,1%) га, кормовые угодья — 80 522 га (68,8%), и 115 га — многолетние насаждения (0,1%).

12. В настоящее время 25% площади района составляют затопляемые земли. Из них 16,7% - затопляемые в связи с подъемом уровня Каспийского моря (земли госзапаса, особо охраняемые территории и луговые земли), 9,3% - земли техногенного затопления (пруды, водохранилища, рисовые чеки),.

75% земель района подвергается подтоплению. Значительные площади земель (15,5%) за исключением бугров Бэра и высоких слившихся прирусловых валов и грив подвержены процессам техногенного подтопления. По степени подтопления нами выделены земли неподтопляемыеслабо— средне— сильноподтопляемые. Характер подтопления определяется уровнем залегания грунтовых вод и их динамикой. К неподтопляемым землям относятся участки с залеганием грунтовых вод более 2,0 м. К слабоподтопляемым относятся земли с залеганием грунтовых вод на глубине от 1,5 до 2,0 м, которые в половодье затапливаются эпизодически. Среднеподтопляемые земли имеют уровень грунтовых вод от 1,0 до 1,5 м. В современной дельте они затапливаются регулярно в половодье. И наконец, сильноподтопляемые, это земли где грунтовые воды залегают на глубине от 0,5 до 1,0 м. Они регулярно затапливаются в половодье.

Подтоплению подвергаются сельскохозяйственные угодья (сенокосы и пастбища). Сопутствующее подтоплению засоление приводит к почти полной потере плодородия когда-то продуктивных земель. В настоящее время таких угодий в районе около 3% (пашни — 1%, сенокосов 2%).

13. На больших площадях земель района грунтовые воды залегают на глубине выше допустимой нормы или близкой к ней и имеют тенденцию подъема уровня во времени, что приводит к ухудшению мелиоративной обстановки сельскохозяйственных угодий. Анализ водной вытяжки почв на участках позволил нам сделать следующие выводы: среди аллювиальных дерновых насыщенных почв выделены слабо-, средне и сильнозасоленные почвы, солончаки и незаселенные почвы. рН водной вытяжки — нейтральная. Химизм засоления варьирует от хлоридного и сульфатно-хлоридного (Ганду-ринский участок), до сульфатного (Таболинский участок). Содержание солей в верхнем гумусовом горизонте у солончаковых почв варьирует от 1,886 до 5,366% (Гандуринский участок).

14. По нашим данным в исследуемом районе содержание тяжелых металлов в почвах ниже допустимой нормы, а остаточное содержание пестицидов не обнаружено. Это говорит о больших резервах самоочищения и самовосстановления почв благодаря обилию широких мелководных разливов, наличию многочисленных заградительных фильтров из густой прибрежно-водной растительности и активности химических и биологических процессов. Можно предположить, что земли дельты Волги являются естественными барьерами, связывающими вредные вещества и превращающие их в неусвояемые биотой соединения или способные разлагать их внутри почвы с помощью щелочных растворов.

15. Ландшафтно-экологическая типология земель района разработана нами с учетом многих факторов, но основные из них — это особенности почвы, почвенного покрова и экологическое состояние земель. Исследования проводились на двух ключевых участках — Гандуринском и Таболинском, испытывающих различную степень подтопления и засоления, при этом учитывалась и степень антропогенных изменений земель. Нами выделены основные типологические единицы: группы земель, класс, подкласс, тип и разность земель. В основу выделения таксономических единиц положены ланд-шафтно-экологические признаки, так группа земель объединяет типы ПТК с набором земель по признаку зональностикласс земель объединяет земли в пределах группы земель, сходные по местоположению их в рельефе и по длительности заливания полыми водамиподкласс земель соответствует урочищам ландшафта, участки объединенные в подкласс характеризуются одинаковыми почвенно-растительными условиями сходным механическим составом почв и степенью засолениятип земель — это земли с одинаковым режимом использования вследствие однородности природных условийразность земель выделяется по степени антропогенного воздействия (отравленности, сбитости, засоренности угодий и т. п.), а также с учетом засоления и подтопления, что определяет в целом производительность земель.

Таким образом разработанная нами типология основана на комплексной характеристике земель, как ландшафтной, так и современной экологической.

16. Анализируя экологическое состояние земель района и на основе разработанной типологии нами выработаны мероприятия по рациональному использованию сельскохозяйственных угодий. Они сводятся к тому, что:

— для рационального использования сенокосов необходимо освоение се-нокосооборотов. Сенокосные массивы необходимо разделить на участки и использовать по годам по следующей схеме:

1 год — скашивание в фазе начала колошения злаков и бутонизации бобовых;

2 год — скашивание в фазе начала колошения злаков, начала цветения;

3 год — скашивание в фазе полного цветения злаков;

4 год — скашивание в фазе начала плодоношения злаков;

Чередование сроков сенокошения дает возможность всем группам кормовых растений пройти все стадии вегетации и в то же время получать корм высокой питательности. После паводка на поверхности лугов скапливается большое количество мусора, который препятствует отрастанию травостоя, поэтому необходимо по мере подсыхания почвы убирать мусор. Скашивание травостоя должно проводиться своевременно для предотвращения обсеменения сорняков, особенно дурнишника обыкновенного.

— для рационального использования пастбищ рекомендуется на деградированных пастбищах, в травостоях которых ценные кормовые травы сохранились хотя бы в угнетенном состоянии проводить снижение пастбищной нагрузки на 50% в течение 3 лет. Такое мероприятие рекомендуется провести на площади 566 га.

При разработке мероприятий по улучшению кормовых угодий в дельте Волги необходимо рекомендовать снижение до минимума вмешательства человека в природные процессы и рациональное использование кормовых угодий в естественном состоянии. в) для улучшения мелиоративной обстановки поливных земель с высоким уровнем грунтовых вод и тенденцией его к повышению возможно лишь при проведении комплекса агротехнических и мелиоративных мероприятий — жесткого нормирования объемов и сроков поливов, строительство широкой разветвленной коллекторно-дренажной сети, так как последние давно уже устарели и требуют замены.