Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Земельные ресурсы-сельскохозяйственное использование и оценка состояния .
1.1 Сельскохозяйственное использование земель 5
1.2 Дистанционные методы оценки состояния сельскохозяйственных земель 11
Глава 2. Природные условия и хозяйственное использование территории исследования.
2.1 Геоморфология 22
2.2 Климат 27
2.3 Почвенный покров 29
2.4 Растительность 32
2.5 Природное районирование 36
2.5.1 Северная Сарпа 38
2.5.2 Южная Сарпа 39
2.6 Сельскохозяйственное использование земель районов «Северная Сарпа» и «Южная Сарпа » 40
Глава 3. Почвенный покров северо-западного прикаспия
3.1 Особенности почвенного покрова Прикаспийской низменности 43
3.2 Особенности почвенного покрова подзоны светло-каштановых почв Северного Прикаспия 46
3.2.1 Гранулометрический состав почв хвалынской террасы 68
3.2.2 Химические и физико химические свойства 75
3.2.3 Легкорастворимые соли в почвах солонцовых комплексов раннехвалынской террасы 81
3.3 Особенности почвенного покрова подзоны бурых полупустынных почв Северного Прикаспия 92
Глава 4. Состояние земельных ресурсов сухих степей и полупустынь северо-западного прикаспия 102
4.1 Агроэкологический аспект природопользования в Северном Прикаспии 103
4.2 Особенности агроэкологического состояния сельскохозяйственных земель ландшафтного района «Северная Сарпа» 104
4.3 Особенности агроэкологического состояния сельскохозяйственных земель ландшафтного района «Южная Сарпа» 124
Выводы 136
Список использованной литературы 137
- Дистанционные методы оценки состояния сельскохозяйственных земель
- Природное районирование
- Сельскохозяйственное использование земель районов «Северная Сарпа» и «Южная Сарпа »
- Особенности почвенного покрова подзоны светло-каштановых почв Северного Прикаспия
Введение к работе
Земля, как элемент экосистемы и производственный ресурс, на всех этапах развития человеческого общества играла и будет играть особую роль в удовлетворении материальных и духовных потребностей человека. Земельные ресурсы, находящиеся в пределах внешних границ России и составляющие ее земельный фонд, в соответствии с Конституцией, являются основой хозяйственной деятельности народов, проживающих на этой территории. Они обладают специфичными свойствами и качеством в зависимости от местоположения в пределах разных природных зон и степени окультуренности при сельскохозяйственном использовании. Земля, находящаяся в пределах внешних границ России, является ее земельным фондом. Земельный фонд России составляет 1709,8 млн. га (Андришкин М.В., 1992; Волков С.Н., 1997) и, в соответствии, с земельным законодательством разделяется на определенные категории, или части земельного фонда, различающиеся по основному назначению и имеющие определенный правовой режим пользования и охраны (табл. 1). Проблема рационального использования ресурсов является важным звеном политики государства, поскольку независимость любой страны в современном мире и в будущем определяется, в первую очередь, обеспеченностью продовольствием. Рост народонаселения и развитие производства усиливают значение почв из-за их территориальной ограниченности.
Таблица 1 Распределение земель РФ по категориям
(Волков С.Н., 1998)
Дистанционные методы оценки состояния сельскохозяйственных земель
Дистанционные методы исследования в настоящее время находят все большее применение в различных областях наук о Земле. Изучение динамики природных ландшафтов, связанной с влиянием хозяйственной деятельности человека, является одним из важнейших направлений применения материалов аэрокосмической съемки в почвенно-географических, агроэкологических исследованиях, при решении задач оценки состояния сельскохозяйственных земель на локальном и региональном уровнях (Андроников В.Л, 1979; Виноградов Б.В., 1984; Зонн СВ., Мазиков В.М., Горина М.А., Лотов Р.А., 1982; Мазиков В.М., Ермошкина М.А., 1994; Обиралов А.И., 1982; Панкова Е.И., Мазиков В.М., 1998; Симакова М.С., 1959, 1986, 1997; Толчельников Ю.С., 1974; Hilwig F.W, 1986; Stoner E.R., 1982; Wall S.L., Thomas R.W., Brown С. E., Bauer E.M.., 1982).
В последние годы опубликовано значительное количество работ, посвященных применению материалов космической съемки в целях изучения структуры современного использования земельных ресурсов, учета площадей, занятых различными сельскохозяйственными угодьями, в вопросах выявления динамики природных ресурсов, направленности процессов их изменения под воздействием антропогенного и техногенного факторов (Андроников В.Л., 1979; Афанасьева Т.В., 1965; Виноградов Б.В., 1976, 1984; Елесин Г.С., 1998). С начала 70-х годов началось широкое использование материалов космической съемки в интересах различных отраслей. Материалы космических съемок земной поверхности в нарастающем объеме продолжают поступать более 30 лет. Космические изображения являются наиболее быстрым и относительно дешевым путем получения оперативной и точной информации о состоянии наземных экосистем. За это время были значительно усовершенствованны методы использования космической информации, разработаны и применяются многозональная, спектрозональная, сканерная, радиолокационная, тепловая и другие виды съемок. На снимки, полученные в видимом диапазоне, приходится в настоящее время около 80% всей информации, поступающей с борта космических аппаратов. Снимки в других, не менее информативных диапазонах (тепловой и радиодиапазон) лишь относительно недавно начали получать с высокой детальностью и хорошим качеством изображения. Но с течением времени их значение будет быстро возрастать (Гарбук СВ., Гершензон В.Е., 1997). Так по данным экспертных оценок, при сравнении информативных возможностей снимков оптического и радиодиапазонов основная масса задач из разряда рационального природопользования потенциально может быть решена наиболее эффективным способом, если используются: снимки в оптическом диапазоне - в 40% случаев; снимки в радиодиапазоне - в 60% случаев; комбинированные материалы снимков оптического и радиодиапазонов - в 70% случаев.
Применение их в исследованиях при в решении конкретных задач охраны и рационального использования землепользования, обеспечивает возможности более быстрой, объективной и детальной оценки состояния сельскохозяйственных земель по сравнению с традиционными методами исследований. Почвенный покров является специфической системой, для которой свойственна высокая степень пространственно-временной неоднородности. Традиционно используемый в почвоведении метод интерполяции-экстраполяции точечных данных в пространство приводит к значительным погрешностям описания, поскольку не учитывает реально существующую неоднородность параметров почв внутри интервала измерений (Луков А.Н., 2003).
Одним из научно-методических подходов, во многом обеспечивающих решение этой проблемы, в значительной мере исключающим недостатки и ограничения, присущие традиционным методам, является их синтез с методами дистанционного зондирования (ДЗ) Земли с аэро- и космических носителей. Применение дистанционного зондирования в решении задач диагностики состояния почв и структуры почвенного покрова оказывается наиболее эффективным при обязательных условиях синтеза данных ДЗ с картографической, наземной информацией, применение принципов и методов системного анализа названных информационных потоков (Мазиков В.М., Луков А.Н., 2002). Современные методы и средства ДЗ основаны на оценке параметров состояния исследуемых объектов по результатам измерения характеристик их собственного излучения. Результатом ДЗ является поток разнообразной информации, получаемой фотографическими, оптико-механическими, оптико-электронными, спектральными, радиолокационными средствами. Он, в свою очередь, разделяется на две группы: неоперативную (непараметризо-ванную фотографическую информацию качественного уровня) и оперативную, параметризованную количественную. Главными преимуществами фотографической информации являются: высокая разрешающая способность (от 2-5 м) и высокая геометрическая точность отображения зондируемого объекта. Основными средствами оперативного получения многоспектральной информации в настоящее время являются многозональные оптико-механические и оптико-электронные трассовые и сканирующие системы. Методы ее получения и анализа хорошо разработаны и широко используются в практике ДЗ для выявления фундаментальных закономерностей связи величин спектральной яркости с параметрами состояния почв и растительности (Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., 1990; Кравцова В.И., 1990).
Природное районирование
Северный Прикаспий, исходя из особенностей физико-географических условий, делится на природные области, в каждой из которых выделяются природные районы (Доскач А.Г., 1979). В основу районирования положен комплекс признаков, которые в условиях полупустыни определяют своеобразие ландшафта каждого района и динамику протекающих в нем процессов.
В схеме природного районирования Северный Прикаспий разделяется на 5 областей и 44 района: 1. Западный правобережный Прикаспий (Сарпинская ложбина; Северная Сарпинская низменная равнина; Приергенинская равнина; Южная Сарпинская низменность; Астраханская перевеянная низменная равнина; Центрально-Черноземельская песчаная равнина; Район бэровских бугров и подстепных ильменей; Нарын-Худукский озерный бессточный район; При-кумская грядово - ложбинная равнина; Приморская песчано-солончаковая низменная равнина; Манычская ложбина); 2. Волго-Ахтубинская пойма и дельта Волги (Северная лугово-лесная пойма; Южная преимущественно луговая пойма; Вершина дельты; Средний пояс центральной части дельты; Приморский тростниковый пояс дельты; Западные подстепные ильмени; Восточные подстепные ильмени); 3. Волго-Уральское междуречье (Еруслано-Торгунская суглинистая сухостепная равнина; Приволжская опесчаненная гряда; Северо-западная бессточная суглинистая Джаныбекская полупустынная равнина; Приволжская песчано-супесчаная полоса с массивами перевеянных песков; Эльтонско-Боткульская супесчаная озерно-солончаковая равнина; Арал-сорская озерно-солончаковая депрессия; Подсыртовая наклонная суглинистая равнина; Узенско-Чижинская система разливов бессточных рек; Урало-Кушумская суглинистая равнина; Урало-Кушумская древняя дельтово-морская суглинистая равнина; Урдинский песчано-грядовый массив; Волго-Уральские пески; Приморская междуречная песчано-солончаковая равнина); 4. Долина и дельты Урала (Долины Урала и Кушума; Низовья Урала (отмершие и современная дельты); Южно-Приуральская дельтово-морская равнина); 5. Зауральский Прикаспий (Урало-Челкарская легкосуглинистая равнина; Приуральская комплексная равнина; Байгутинская сорово-лиманная депрессия; Уленты-Джамбейтинская наклонная опесчаненная равнина; Индерский солянокуполь-ный массив; Нижнеуильская равнина (система слепых дельт); Сагызско-Эмбенская бессточная дельтовая равнина; Южно-Каспийская подчинковая равнина; Прикаспийские Каракумы; Восточная приморская песчано-солончаковая равнина).
Как было отмечено выше, на плоской поверхности Прикаспийской низменности, где каждая неровность приводит к перераспределению поверхностной влаги и значительным различиям в динамике всех процессов, одним из ведущих факторов дифференциации ландшафтов являются геоморфологические условия. В связи с этим граница каждого из выделенных природных районов соответствует реальным геоморфологическим границам, оконтуривающим на местности крупные геоморфологические формы. Теснота связи рельефа с почвенно-растительным покровом, динамикой поверхностного увлажнения, минерализацией и уровнем грунтовых вод наглядно вступает в конкретных характеристиках района.
Территория наших исследований по А. Г. Доскач (1979) расположена в пределах области «Западный правобережный Прикаспий», в состав которого входят два ландшафтных района: «Северная Сарпинская низменная равнина» (далее «Северная Сарпа») и «Южная Сарпинская низменность» (далее «Южная Сарпа»). Этот район расположен между Волгой и Сарпинской ложбиной. Пло-щадь - 11255,2 км.
Северная Сарпа - плоская низменная древнеморская аккумулятивная суглинистая равнина, слабопокатая к югу. Абсолютная высота поверхности колеблется от 50-40 м на севере до 30-15 м в центральной части района и 5-0 м у его южной окраины. Местами поверхность осложняется системой широких увалообразных плоских бугров, являющихся неровностями морского дна. В северо-западной и западной частях поверхность слабоволнистая, расчлененная системой неглубоких (2 - 4 м) сухих ложбин, шириной 0,5 - 1 км, простирающихся к юго-востоку. По их днищам протянулись цепочки падин (глубиной 1 -2 м), реже лиманов (до 4 м) с густой луговой растительностью. На плоскоравнинных пространствах и на склонах ложбин широко развит западинный микрорельеф суффозионного происхождения. Мощность суглинков, слагающих поверхность, колеблется от 1,5-2 до 3 м. Под ними залегают бурые или шоколадные засоленные хвалынские глины с прослоями и линзами тонких и мелкозернистых песков. В целом район слабо дренирован, и почвы значительно засолены.
В падинах и ложбинах грунтовые воды залегают на глубине до 3 м, под лиманами - на глубине 1-2,5 м; на шюсковершинных участках их уровень понижается до 4 — 8 м, а вблизи Волги - до 15 — 20 м. Наиболее опреснены (до 0,1 — 2 г/л) воды под падинами и ложбинами, на плоскоравнинных участках их минерализация колеблется от 3 — 5 до 8 — 10 г/л и местами достигает 11 — 13 г/л. Такое различие в их солености определяется чередованием глин и суглинков разной засоленности, а также глубиной залегания водовмещающих песчаных и песчано-глинистых прослоев. Большую роль играет и величина депрессий, в которых скапливаются талые снеговые и дождевые воды, опресняющие при инфильтрации горизонты грунтовых вод. Увлажнения поверхностными водами слабое и неравномерное. Оно лишь изредка осуществляется за счет ливневых вод, и основным источником являются талые снеговые воды. Почвы Северной Сарпы - светло-каштановые, солонцеватые, в комплексе с солонцами, суммарная площадь которых, особенно на западе, превышает площадь зональных почв. Общий тип ландшафта - суглинистая комплексная сухая степь, на фоне которой выделяются полосы лиманных и падинных лугов по ложбинам.
Сельскохозяйственное использование земель районов «Северная Сарпа» и «Южная Сарпа »
Землепользование региона отличается исключительной контрастностью природных условий и антропогенной нагрузки. Острозасушливый климат и гидрологические условия сформировали на значительных территориях бедные почвы с низкой естественной продуктивностью (Трофимов И.А., Яковлева Е.П., 1999).
Ведущими отраслями сельскохозяйственного производства являются овцеводство, бахчеводство, развивается производство кормовых культур, риса, зерновых колосовых (ячмень, пшеница), кукурузы. На этой территории большую часть продукции дают орошаемые земли (Краснихин П.И., Непри-ков Н.К., 1985; Шумарин Н.А., 1996).
Земельный фонд Астраханской области, согласно данным государственного земельного кадастра, на 1 января 2000 года составляет 5292,4 тыс. га. Большая часть территории занята землями сельскохозяйственного назначения - 3103,9 тыс. га, земли населенных пунктов - 82,1 тыс. га, земли промышленности, транспорта, связи и иного назначения - 515,3 тыс. га, земли особо охраняемых территорий - 68,7 тыс. га, земли лесного фонда - 178,9 тыс. га, земли водного фонда - 420,1 тыс. га, земли запаса - 923,4 тыс.га (Ав-туховаЕ.А., 2001).
Землеустроительный анализ освоенности земельного фонда области указывает на низкое удельное содержание пахотных земель (8 %) и высокое наличие пастбищ (49%), сенокосы занимают 7,4% (Мухортов В.И., 2000). Такое характерное для экстенсивного землепользования соотношение угодий должно обеспечивать достаточно высокую экологическую устойчивость вследствие буферности природной среды, однако, на практике наблюдается другая картина (Чешев А.С., 1995; Чуйков Ю.С., 1996).
В условиях острозасушливого климата при невысоком уровне агротехники, неблагоприятном вводно-солевом режиме, низком содержании гумуса и элементов питания в почвах наблюдается низкая урожайность сельскохозяйственных культур. Поэтому орошаемое земледелие приобретает важное значение для получения устойчивых урожаев зерновых, кормовых и, особенно, овощных культур. Но к настоящему моменту 18% орошаемых земель требует дорогостоящих комплексных реконструкций, организации дренажа и химических мелиорации (Зволинский В.П., 1991).
Наиболее тяжелые экологические изменения произошли на пастбищных землях. Бессистемный выпас, и высокая нагрузка скота привели к деградации фитоценозов и дефляции почв. На сельскохозяйственных землях области учтено 301,9 тыс. га дефлированных почв, а также 180 тыс. га эрозион-но-опасных территорий (Залибеков З.Г., 1991).
По данным государственного центра агрохимслужбы «Астраханский» на пахотных землях идет интенсивное истощение естественного плодородия, нарастают процессы дегумификации и дефицита питательных веществ в почвах (Мухортов В.И., 2000). Анализ материалов научных исследований Прикаспийского НИИ аридного земледелия РАСХН показал широкомасштабную деградацию ландшафтов (Зволинский В.П., 1991). Это выразилось в прогрессирующем опустынивании территории - распространении или интенсификации пустынной экологической ситуации, сопровождающейся снижением продуктивности земель. Главными причинами экологического кризиса являются возросший объем техногенных разрушений и пастбищная дигрессия.
По характеру воздействий на природно-территориальные комплексы При-каспия техногенное опустынивание, в отличие от пастбищной дигрессии, подвергает разрушению не только растительный покров, но и почву, затрагивая и нарушая коренные породы, поверхностные и грунтовые воды.
Дискомфортные условия для проживания людей и ведения сельского хозяйства распространяются на все большую территорию. Фактически в регионе сложилась кризисная экологическая ситуация с отдельными очагами наивысшей экологической напряженности. Все это вызывает необходимость разработки неотложных научно обоснованных мероприятий по восстановлению экологического равновесия на этой территории, защите ландшафтов от деградации, созданию условий для эффективного развития производительных сил региона, осуществлению агроэкологической программы сохранения Прикаспия, как уникального объекта природы, и рационального использования его богатств.
Исследуемая территория находится в Прикаспийской провинции пустынно-степной зоны. Главная особенность климата зоны — сильная конти-нентальность и засушливость. В течение года выпадает 100-300 мм осадков, а испаряемость превышает их в 4 — 5 раз. Растительный покров беден по видовому составу и очень изрежен (проективное покрытие 40-60%). Большое влияние на состав растительности оказывают гранулометрический состав и степень засоления почвы. По песчаным и супесчаным почвам, не засоленным на значительную глубину и отличающимся более благоприятным водным режимом, дальше к югу проникает более северная типчаково-ковыльная растительность, травостой здесь более густой. На глинистых засоленных почвах растительность солянковая, на суглинистых сильносолонцеватых почвах господствуют различные виды полыней. Характерной чертой почвенного покрова Северо-Западного Прикаспия является его исключительно высокая комплексность. Особенно сильно она развита на низменных слабодренированных равнинах, сложенных засоленными морскими или древнеаллювиальными суглинистыми отложениями. На приподнятых, дренированных поверхностях, где преобладают более легкие, менее засоленные почвообразующие породы, комплексность почвенного покрова проявляется значительно слабее. Однако такие участки встречаются довольно редко. Большая часть территории Северо-Западного Прикаспия занята почвами разной степени солонцеватости, которые развиваются в комплексе с солонцами и лугово-каштановыми почвами (южная периферия су-хостепной зоны) и комплексами бурых полупустынных почв с участием лу-гово-бурых почв и солонцов в пределах полупустынной зоны.
Особенности почвенного покрова подзоны светло-каштановых почв Северного Прикаспия
В состав почвенного покрова типичных сухостепных комплексов входят светло-каштановые несолонцеватые почвы, светло-каштановые разной степени солонцеватости, автономные солонцы глубокие, средние и мелкие, а также осолоделые солонцы (Ковда В.А., 1950; Шубин В.Ф., 1959; Фридлянд В.М., 1964; Зволинский В.П., Ларешин В.Г., 1996).
Почвообразующими породами на хвалынских террасах в Правобережье Нижней Волги являются покровные суглинки и глины, перекрывающие хва-лынские отложения последних трансгрессий Каспия (Зволинский В.П., Ларешин В.Г., 1986). Химизм, степень и глубина засоления почвообразующих и подстилающих пород на элювиальных равнинах хвалынских террас могут варьировать не только в зависимости от геоморфологических условий и интенсивности дренажа, но и от их гранулометрического состава и литологиче-ских условий. Почвы наиболее высоких позициий в рельефе характеризуются слабым хлоридным или средним и слабым сульфатным засолением, чередующимся с метровыми бессолевыми толщами отложений, преимущественно песчаного и супесчано-легкосуглинистого гранулометрического состава. По мере утяжеления гранулометрического состава почвообразующих и подстилающих пород варьирование степени и химизма засоления диагностируется от слабого хлоридно- сульфатного и сульфатно-хлоридного до среднего сульфатно-содового, содово-сульфатного и хлоридно-содового.
По замкнутым или открытым понижениям почвообразующие породы, имеющие тяжелый гранулометрический состав, с небольшой глубины (0,6-0,8 м) характеризуются средним хлоридно-сульфатным (иногда с участием соды) засолением. В этих же геоморфологических условиях часто обнаруживается сильное и очень сильное хлоридное и хлоридно-сульфатное засоление на небольших глубинах почвообразующих (0,5-0,6 м) и подстилающих (1,0-1,2 м) пород тяжелосуглинистого и глинистого гранулометрического состава.
Характерной чертой почвенного покрова хвалынских террас в правобережье Нижней Волги является широкое распространение почвенных комбинаций различных классов: комплексы, пятнистости, сочетания, вариации, мозаики и ташеты. На выровненных водораздельных пространствах, занимающих наиболее высокие позиции в рельефе, характерны пятнистости, представленные микрокомбинациями светло - каштановых карбонатных (15,3%), светло - каштановых слабосолонцеватых (28%), светло - каштановых сред-несолонцеватых (17,3%), светло — каштановых сильносолонцеватых (27,7%) и светло - каштановых глубокосолонцеватых (4,7%) почв. Долевое участие в структуре почвенного покрова этих неконтрастных небольших по площади пятен светло - каштановых почв составляет 90 - 93% площади водораздела. Солонцы средние (3,5%) и глубокие (2,0%) с зоогенными пятнами (1,5%) имеют ограниченное распространение (Гончаров В.Н., Луков А.Н., 2001).
Наибольшей сложностью строения почвенного покрова характеризуются обширные лиманообразные равнины, почвенные комбинации которых представлены типичными солонцовыми комплексами. Микрокомбинации с регулярным чередованием мелких и очень мелких пятен солонцов корковых (0,1%), мелких (21,6%), средних (44%), глубоких (3,5%), луговых (14,9%), светло - каштановых (10,3%), светло - каштановых карбонатных (0,4%), светло - каштановых среднесолонцеватых (0,3%), светло — каштановых сильносолонцеватых (3,5%) почв и зоогенных образований формируют причудливый узор почвенного покрова. На площади 1 га выделяется от 72 до 90 контуров почв. Долевое участие солонцов в таких комплексах достигает 76 -85% площади лиманообразной равнины (Гончаров В.Н., Луков А.Н., 2001).
Промежуточное положение по сложности строения почвенного покрова выровненных водораздельных и лиманообразных пространств занимают пологие склоны всех экспозиций, в пределах которых соотношение между светло-каштановыми почвами и солонцами может варьировать от 1:1 до 1:5, осложняясь пятнами луговых вариантов почв и зоогенных образований (Ла-решин В.Г., Гончаров В.Н., Зволинский В.П., Кузьмина Е.Н., Луков А.Н., Натовская Е.К., Левченко И.В., 2001).
Структура почвенного покрова хвалынской террасы в правобережье Нижней Волги находится в тесной генетической связи с ее геоморфологией. Солонцеватость почв увеличивается от элювиальных ландшафтов к аккумулятивным и комплексы почв с преобладанием светло-каштановых карбонатных и солонцеватых почв сменяются комплексом с преобладанием солонцов средних, мелких, осолоделых (Луков А.Н., 2001).
В полевых условиях светло-каштановые почвы пахотных массивов диагностируются по бурой с красноватым оттенком окраске пахотного слоя и вскипанием от НС1 с поверхности.
В отличие от светло-каштановых почв, солонцы диагностируются более резкой дифференциацией профиля, за счет наличия классического солонцового горизонта. В зависимости от глубины его залегания верхняя часть вовлекается в пахотный слой. При глубоком залегании солонцового горизонта распахивается гумусово-элювиальный горизонт, поэтому пахотный слой отличается серовато-белесой окраской (табл. 3.1). Солонцовый горизонт имеет различную мощность, шоколадную или шоколадно-коричневую окраску, столбчато-призмовидную структуру, распадающуюся при раздавливании на ореховатые отдельности. Столбчатые отдельности и их грани покрыты белесой присыпкой, по исчезновении которой вниз по профилю на гранях появляются матовые лакировки.
