НАПРАВЛЕННОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ

НАПРАВЛЕННОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА
ОРОШАЕМЫХ АГРОЛАНДШАФТАХ КЫЗЫЛОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ
Исаев М.М., Сагаев А.А., Султанова Г.С.
Кызылординский колледж «Жас оркен», г. Кызылорда, Казахстан
[email protected]
Создавая в различных природно-климатических зонах инженерно-обустроенные
агроландшафты, человечество решило задачу интенсификации природных процессов,
направленных на повышение биологической продуктивности, не позаботившись об
активизации процессов воспроизводства биологических ресурсов в природной среде.
Тем самым были нарушены диалектика и закономерности развития природы,
включающие один из основных законов термодинамики – закон сохранения массы и
энергии и принцип стабильности. То есть превышение пределов допустимой нагрузки
привело к нарушению баланса внутри экосистем и в том числе агроландшафтов [1].
Практически были нарушены устойчивость и стабильность всех естественных
процессов: изменился режим постоянных и временных водотоков речных систем;
многократно усилились геохимические потоки за счет вовлечения в активный
круговорот огромных масс солей, ранее «захороненных» природой; в пределах
агроландшафтов и прилегающих к ним территорий изменились почвенные и
биологические процессы, гидрогеологические и экологические условия, микроклимат.
В результате сформировались техногенно-нарушенные агроландшафты, которые по
принципам Ле Шателье-Брауна вернуть их в исходное состояние возможно, запуская
механизм процессов, направленных на предотвращение снижения продуктивности.
Главной причиной деградации орошаемых агроландшафтов в Казахстане
является низкое качество управления орошаемым земледелием и мелиоративными
системами. Во многом это предопределено недостаточностью информации о состоянии
агроландшафтов и протекающих в них процессах, низкой научной обоснованностью
принимаемых управленческих решений и отсутствием методологического обеспечения,
позволяющего качественно и количественно оценить результаты проводимого
информационного почвенно-мелиоративного и гидрогеологического мониторинга
орошаемых земель.
Проведение систематических наблюдений за природными процессами и
явлениями дало человечеству возможность прогнозировать и предсказывать состояние
окружающей среды. В сфере жизнедеятельности человека различные виды и методы
наблюдений, как способ познания природного процесса, основанный на относительно
длительном целенаправленном восприятии предметов и явлений окружающей
действительности, являются практической их деятельностью, передающейся от
поколения к поколению. Актуальность систематического наблюдения за природными
процессами и явлениями очень велика, так как процесс познания их ритмичности
изменений, наблюдательному человеку дал возможность прогнозировать с очень
высокой точностью и достоверностью и предсказывать ожидаемые природные явления.
Начиная с середины ХХ века масштабы и сила воздействия антропогенной
деятельности в результате мелиорации сельскохозяйственных земель возросли
настолько, что, обусловленные ими изменения экологических условий природной
системы и в том числе ландшафтов, достигли глобального уровня. Сюда относятся
изменение климата, истощение и ухудшение водных и земельных ресурсов, деградация
почвенного покрова, потери устойчивости и стабильности агроландшафтов.
Значительные нагрузки на почвенный покров геосистем привели к трансформации
естественных почвенных процессов и, как ответной реакции, ее деградации, то есть
изменилось направление почвообразовательного процесса от сероземного к сероземнолуговому, луговому, лугово-болотному [2].
Деградационные изменения привели к нарушению эволюции геосистем и в ряде
случаев потере ресурсо - и средовоспроизводящей функции ландшафтов. Это вызвано,
с одной стороны изменением качества внутренней структуры ландшафта и его
деградацией, с другой – несоответствием технологических воздействий на природный
объект в связи с моральным и физическим старением технологических систем,
устройства механизмов и технологий, а также неадекватности учета последствий,
возникающих в освоенном ландшафте и это в наибольшей степени относится к
мелиорируемым агроландшафтам.
Мелиоративное освоение при сохранении сбалансированности тепла и влаги
агроландшафтов обеспечивает смягчение неблагоприятных природных явлений на
мелиорируемых агроландшафтах путем формирования его новой структуры и
функциональных
свойств.
Таким
образом,
при
соблюдении
принципа
природопользования, осуществляется природоохранное и природовосстанавливающее
действие мелиорации сельскохозяйственных земель. При этом создание требуемого
мелиоративного режима в природном объекте обеспечивает поддержание заданной
биопродуктивности агроландшафта, сохранение плодородия почвенного покрова и
экологическую устойчивость агрогеосистемы.
Для оценки деятельности мелиорации сельскохозяйственных земель
необходимы интегральные показатели, то есть система математических моделей
расчетного мониторинга агроландшафтов, которые характеризовали бы изменения
отдельных компонентов ландшафта и связь между ними. Система математических
моделей расчетного мониторинга агроландшафтов должна отражать влияние
мелиоративной деятельности на изменение природно-ресурсного потенциала
геосистемы. Любая антропогенная деятельность, в том числе и мелиоративная, может
трактоваться как изменение в ту или иную сторону материального и энергетического
баланса ландшафта, связанного с дополнительным поступлением или отчуждением
вещества и энергии, которые влияют на формирование почвенно-экологических,
гидрогеологических, мелиоративных, почвенно-энергетических и экологических
условий агроландшафтов.
В ХХ веке, в период интенсивного использования природных ресурсов возникла
необходимость наблюдения за природными процессами и явлениями, и произошел
термин мониторинг – система повторных целенаправленных наблюдений за одним или
более элементами окружающей природной среды в пространственном и временном
масштабе. Эти систематические наблюдения служат для принятия управленческих
решений в сфере использования в процессе человеческой деятельности природных
ресурсов, в том числе и при использовании водных и земельных ресурсов.
Интенсивная эксплуатация агроландшафтов, применение перегруженных
оросительных норм, преобладание экономических целей над экологическими,
способствовали развитию деструктивных процессов на орошаемых землях
Кызылординской области. Реализация природоохранных мероприятий при орошении
непосредственно связана с оптимизацией технических параметров охраны окружающей
среды, совершенствованием способов полива и их экологической оценки. Повышение
экологической безопасности орошения с целью формирования устойчивых
агроландшафтов нуждается в проведении широкомасштабных исследований,
ориентированных на организацию наблюдений за динамикой миграции загрязнителей,
разработку способов оценки безопасности.
Анализ экологического состояния оросительных систем в Кызылординской
области позволил установить причины недостаточной устойчивости агроландшафтов.
На этой основе с учетом последних работ по вопросам оценки надежности
окружающей среды была разработана комплексная система оценки экологической
безопасности способов орошения [3]. Для расчета режима орошения необходимо знать
режим влажности почвы в естественных условиях. Данные по влажности почвы в
условиях орошаемых агроландшафтов можно получить путем многолетних изменений
на агрометеорологических постах (станциях). Можно провести расчет режима с
использованием уравнений математической физики – уравнений влагопереноса в
системе «атмосфера – растение – почвогрунт – грунтовые воды». Использовать такие
модели сложно т.к. многие входящие параметры являются случайными величинами.
[4].
Системно-структурный анализ материалов производственных исследований и
мелиоративного мониторинга института почвоведения АН РК, Южно-Казахстанской и
Кызылординской
мелиоративно-гидрогеологических
экспедиций,
а
также
литературных источников за 40 лет показывает, что воздействие орошения на почвы
очень многогранно (таблицы 1-3).
Сопоставление данных мелиоративных кадастров за ряд лет (таблицы 1-3)
свидетельствует об ухудшении мелиоративного состояния земель на массивах
орошения, где наблюдается увеличение степени засоления почв, подъем уровня
грунтовых вод и повышение их минерализации. Возрастание площадей засоленных
почв связано не только с вовлечением исходно засоленных почв, но и активизацией
процессов засоления в процессе орошения сельскохозяйственных земель.
Таблица 1. – Почвенно-мелиоративное состояние земель Казалинского массива
орошения в Кызылординской области
Годы
Мелиоративное состояние почвы
незасоленные
слабозасоленные
среднезасоленные сильно
засоленные
га
%
га
%
га
%
га
%
1975
22450
37.8
8100
13.6
3000
5.0
25900
43.6
1980
20160
33.9
8700
14.6
5460
9.2
25130
42.3
1985
14700
24.7
9260
15.6
7210
12.1
28280
47.6
1990
6850
11.5
10128
17.0
14260
24.0
28212
47.5
1995
4200
7.0
13267
22.3
15180
25.5
26803
45.2
2000
3586
6.0
12640
21.3
17520
29.4
27430
43.3
2005
3013
5.0
14120
23.7
14887
25.0
27430
46.3
2010
9420
31,8
12095
40,8
8127 27,4
Таблица 2. - Динамика гидрогеологического режима Казалинского массива орошения
Годы
Глубина залегания грунтовых вод, м
>5.0
3.0-5.0
2.0-3,0
<2,0
га
%
га
%
га
%
га
%
1975
25500
42.9
600
1.0
24150
40.6
9200
15.5
1980
22600
38.0
2100
3.5
22150
37.2
12600
21.3
1985
19450
32.7
4500
7.6
22300
37.5
13200
22.2
1990
15400
25.9
8500
14.3
23050
38.8
12500
21.0
1995
14013
23.6
11267
18.9
22894
38.5
11276
19.0
2000
13586
22.8
10200
17.1
27626
46.5
8038
13.6
2005
13460
22.6
9580
16.1
28560
48.0
7850
13.3
2010
8357
28,2
19936
67,3
1349
4,5
Таблица 3. - Гидрогеохимический режим Казалинского массива орошения
Годы
Минерализация грунтовых вод, г/л
>3.0
2.0-3.0
1.0-2.0
<1.0
га
%
га
%
га
%
га
%
1975
18320
30.8
10150
17.0
16480
27.7
14500
24.5
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
19450
20330
25240
26727
30982
32560
29505
32.7
34.2
42.4
44.9
52.1
54.8
99,5
10500
10860
10450
11267
11560
12860
137
17.7
18.3
17.6
18.9
19.4
21.6
0,5
16250
15460
11250
10180
8870
9150
-
27.3
26.0
18.9
17.1
14.9
15.4
-
13250
12800
12510
11276
8038
4880
-
22.3
21.5
21.1
19.1
13.6
9.2
-
В целях регулирования сбалансированного водообмена необходимо
контролировать положение УГВ в течение вегетации и в зависимости от последнего
назначать предполивную влажность, обобщив и анализируя данные фондовых
материалов Казгидромета, Кызылординской мелиоративно-гидрогеологической
экспедиции и статистических материалов водохозяйственных и сельскохозяйственных
организаций Республики Казахстан за несколько десятилетий. Например,
среднегодовые и среднемесячные данные по Кызылординской области по следующим
параметрам, таким как температура воздуха, относительная влажность, количество
осадков по метеостанциям Аккум, Кызылорда, Жосалы, Казалинск, Арал за несколько
десятилетий, а также динамику уровня грунтовых вод на орошаемых землях в разрезе
районов Кызылординской области за исследуемый период по районам области и по
месяцам, динамику минерализации грунтовых вод на орошаемых землях в разрезе
районов Кызылординской области, распределение площадей с различной глубиной
залегания уровня грунтовых вод в разрезе районов Кызылординской области за период
с месяца март по октябрь.
Комплексность исследований всегда была характерной особенностью
мелиоративной науки. До недавнего времени под мелиорацией понималось в основном
коренное изучение водного режима, т.е. создание оптимальных водных условий для
растений.
Основываясь на такие фундаментальные законы биологии, как законы
незаменимости и равносильности действия факторов внешней среды на растение,
можно полагать, что создание оптимального светового, пищевого и теплового режимов
также необходимо, как и создание оптимального водного режима.
Известно, что метеорологические процессы, которые определяют условия
внешней среды для растения, обусловлены солнечной деятельностью, являются
случайной во времени. Из множества внешних факторов представляется
целесообразным выбрать некоторые: водный, минерального и кислородного питания,
тепловой и рациональный.
В зависимости от того, какие исходные данные использовались для
характеристики внешней среды, показатель потребности минерализации будет
отражать или общие географические закономерности, если он вычислен на основе
мезоклиматических
данных,
или
микроклиматические
закономерности,
характеризующие мелиорируемый участок [5,6].
Несмотря, на то, что эти данные представляют собой материалы
информационного характера и при этом недостаточно раскрывают всю сложность
взаимосвязей протекающих процессов, их можно использовать для оценки
направленности мелиоративного, гидрогеологического, гидрогеохимического и
почвообразовательного процессов в условиях антропогенной деятельности и
определения интенсивности техногенного нарушения экосистем.
Литература
1. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды, М.:
Гидрометеоиздат, 1974.- 560 с.
2. Мониторинг состояния окружающей природной среды // Труды 1 советско–
английского симпозиума.- Л., Гидрометеоиздат, 1977.- 263 с.
3. Васильев С.М. Комплексная оценка экологической безопасности способов
орошения. //Ж-л «Мелиорация и водное хозяйство». №2. 2006;
4. Шабанов В.В., Шаршеев Э.С. Использование матриц переходных
вероятностей при подготовке исходных данных для моделирования режима орошения
на примере предгорной части котловины озера Иссык-Куль [Текст] /Шабанов В.В.,
Шаршеев Э.С// Природообустройство - М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2009. №5.
5. Мустафаев Ж.С., Умирзаков С.И., Козыкеева А.Т., Ахметов Н.Х., Мустафаева
Л.Ж. Оценка уровня техногенных нагрузок на природную систему в низовьях реки
Сырдарьи // Вестник ТарГУ / Природопользование и проблемы антросферы, Тараз,
№4(4), 2001. С. 107-11
6. Султанова Г.С. Мониторинг мелиоративного состояния агроландшафтов //
Вестник ТарГУ им М.Х. Дулати/ Природопользование и проблемы антропосферы. –
Тараз, 2007. - №1(25).