Исследование закономерностей развития орошаемых земель Нижнего Дона и оценка их качественного состояния Шустов, Вадим Евгеньевич

Введение к работе

Актуальность темы. В современных условиях интенсификации антропогенного воздействия на природную среду значительно возрастает актуальность проблем рационального природопользования. Особую важность приобретает эффективность и экологическая безопасность использования земельных и водных ресурсов. Мощным источником антропогенного воздействия на окружающую среду является ирригация. Во многих работах отечественных и зарубежных исследователей отмечаются проблемы отрицательного влияния орошения на природу ( Расселл, 1955; Дарнинг, 1971; Ковда, 1971; Розанов, 1973; Аверьянов, 1977; Минашина, Буйлов, 1981; Молодкин, 1992; Вальков, 1994; и др. ). Особую чувствительность к ирригации проявили степные ландшафты в бассейне Нижнего Дона, где развитие орошения длительное время шло по экстенсивному пути. За многолетний период ирригационного освоения орошаемые земли претерпели существенные качественные изменения, приведшие к снижению почвенного плодородия.

Несмотря на наличие обширной базы данных о состоянии орошаемых земель, методы их качественной оценки исследованы недостаточно. Для орошаемых земель необходимо выработать специальный метод качественной диагностики, отражающий воздействие на почвенный покров тех процессов, которые характерны для ареалов развития ирригации.

Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование закономерностей современного развития орошаемых земель Нижнего Дона и разработка методики оценки их качественного состояния.

Достижение этой цели потребовало решения следующих задач:

1. Изучение геолого-геоморфологического строения, динамики подземных вод и особенностей почвенного покрова аллювиально-аккумулятивных террасовых равнин Дона, Западного Маныча и Сала, где орошаемое земледелие практикуется почти полвека.

2. Изучение закономерностей и характера изменений свойств орошаемых земель.

3. Разработка статистической модели оценки качественного состояния земель орошения.

4. Разработка компьютерной системы "Экологическая оценка качественного состояния орошаемых черноземов Ростовской области", позволяющей оценивать экологическую обстановку на орошаемых ландшафтах и моделировать различные варианты антропогенного воздействия на них.

В качестве объекта исследований выбраны орошаемые массивы Азовской и Багаевско-Садковской оросительных систем, расположенные на террасовых равнинах рек Дон, Сал и Западный Маныч.

При написании работы использованы литературные, полевые и фондовые материалы Ростовской гидрогеолого-мелиоративной партии, институтов Южгеология, Южгипроводхоз и ЮжНИИгипрозем. Автором изучены и систематизированы с использованием компьютерной техники массивы данных многолетних наблюдений на орошаемых участках Нижнего Дона. Статистическая обработка результатов проведена с помощью прикладных программ, разработанных специалистами НПЦ "Экология и информатика" ( г. Ростов-на-Дону ) и ЦНИИ "Прометей" (г. Санкт-Петербург).

Научная новизна. В диссертации впервые детально исследованы качественные изменения в системе рельеф - грунтовые воды - почвы, произошедшие почти за полувековой период ирригации. Разработана новая методика оценки качественного состояния земель орошения,

базирующаяся на построении статистической модели вида:

y=f(xi,X2 Хп), связывающей урожайность сельскохозяйствеїшой

культуры ( у ) с параметрами состояния почвенного покрова (xi,X2,...,Xn). Для экологической диагностики состояния орошаемой почвы использован индекс урожайности ( 1_у ), представляющий отношение продуктивности почв, подверженных антропогенному воздействию, к продуктивности аналогичного типа почв, не затронутых заметным антропогенным вмешательством. На основе дифференциации значений индекса урожайности предложена концепция выделения различных уровней качеств енного состояния орошаемых почв.

Установлена тесная корреляционная связь между урожайностью зерновых культур ( кукуруза, озимая пшеница ) и параметрами грунтового увлажнения, вторичного засоления, осолонцевания и гумусного состояния орошаемых черноземов в бассейне Нижнего Дона.

Аналитические исследования позволили определить возможную продуктивность зерновых культур при различных значениях параметров почвенных режимов. Параллельно были установлены диапазоны толерантности кукурузы и озимой пшеницы к параметрам почвенной среды.

На базе теоретических разработок и статистических данных о состоянии орошаемых земель в бассейне Нижнего Дона создана компьютерная система "Экологическая оценка качественного состояния орошаемых черноземов Ростовской области", которая позволяет проводить оценку качественного состояния орошаемых ландшафтов с получением соответствующей графической информации.

Практическая значимость работы. Основные результаты выполненных исследований могут быть использованы при:

1) комплексной экологической оценке орошаемых земель Нижнего Дона;

2) прогнозировании продуктивности зерновых культур на
орошаемых черноземах;

3. разработке проектов эффективного использования сельскохозяйственных экосистем;

4. организации мониторинга орошаемых земель Нижнего Дона.

Основные защищаемые положения.

1) Выявленные закономерности в системе рельеф - грунтовые
воды - почвы определили основные качественные изменеїшя орошаемых
земель Нижнего Дона.

2. Изменение качественного состояния орошаемых земель привело к снижению почвенного плодородия донских черноземов.

3. Метод экологической оценки качественного состояния орошаемых земель с использованием индекса урожайности.

4. Концепция выделения уровней качественного состояния орошаемых земель.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на всесоюзных семинарах "Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования " ( Новороссийск, 1990, 1991 ), межрегиональной экологической конференции ( Ростов-на-Дону , 1991), международном симпозиуме по проблемам экологии в России, проходившем в Географическом департаменте университета Северная Каролина ( Чэпел Хилл, США, 1992 ), конференции молодых ученых (Ростов-на-Дону, 1994), межведомственной конференции по инженерно-географическим проблемам современности ( Санкт-Петербург, 1995 ), международном симпозиуме, посвященном природным и социально-экономическим последствиям разработки и управления водными ресурсами ( Москва, 1995 ), международной научно-практической конференции " Экология и регион" ( Ростов-на-Дону, 1995 ).

Внедрение. Целый ряд теоретических и практических разработок данного исследования, включая компьютерную систему "Экологическая оценка качественного состояния орошаемых черноземов Ростовской области", был представлен в отчете по научно-исследовательской работе "Разработка интегральных показателей оценки экологического состояния почв Ростовской области", выполненной в 1995 году по поручению Ростовского областного комитета по охране окружающей среды и природных ресурсов (договор №2 от 1.04.1995, акт внедрения №03-12/282 от 1.07.1996).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы ( 102 наименования на русском и иностранных языках ), изложенных на 140 страницах, и трех приложений. Работа содержит 18 рисунков и 13 таблиц.