Современное состояние геосистемы
Оценка современного состояния дельты р. Кубани выполнена как для отдельных ПТК, так и для геосистемы в целом. Такой анализ необходим для оценки степени нарушения основных свойств геосистемы в процессе ее освоения и допустимых пределов антропогенного воздействия.
ПТК 1 – вершина дельты и приречные гряды.
Эти ландшафтные образования возвышаются над окружающей территорией на 2-6 м и представлен зональными черноземами, черноземно-луговыми и луговыми почвами с характерной для данной климатической зоны растительностью. Поступление и отток вещества и энергии, характеризующие степень открытости и взаимодействие с сопредельными территориями, определяется речным стоком Кубани, солнечной радиацией, атмосферными осадками и подземным оттоком воды и солей. При этом сток Кубани оказывает влияние лишь на режим грунтовых вод за счет фильтрации из реки, поскольку рассматриваемая территория не затапливается речными водами. Анализ природных процессов показывает, что изменение речного стока (жидкого и, главным образом, твердого) оказывает влияние на состояние природной среды рассматриваемой территории только после 1973 года, т.е. после ввода в действие Краснодарского водохранилища. Однако, влияние это очень незначительно и связано с небольшим размывом и углублением русла реки (£10 см) в результате сокращения твердого стока. Такое изменение русловых процессов практически не сказалось на фильтрации из реки и режиме грунтовых вод, а, следовательно, и на изменении гидротермического режима территории.
Основные изменения состояния рассматриваемого ПТК связаны с развитием сельскохозяйственного производства. Оно сопровождалось заменой естественных биоценозов на агроценозы и изменением основных средообразующих факторов (гидротермического режима и общих запасов биомассы), определяющих свойства, плодородие почв и экологическую устойчивость.
Освоение и сельскохозяйственное использование земель началось еще в 19 веке и к 1930 г. 325 тыс. га рассматриваемой территории (около 67,5 %) были освоены. Структура земельных угодий: пашни – 84 %, сенокосы – 2 %, пастбища, выгоны и неудобья – 14 %. Пахотные земли использовались для выращивания зерновых – 70 %, многолетних трав – 30 %. Урожайность с.х. культур в этот период составила: зерновые – около 2 т/га, многолетние травы – 3,5-4,0 т/га.
К 1960 году были освоены все земли рассматриваемого ландшафта, включая и неудобья. Из общей площади с.х. угодий около 5 тыс. га орошались, среднегодовые оросительные нормы около 385 мм. Структура использования с.х. угодий изменилась: пашня – 90 %, сенокосы и пастбища – 10 %. В составе пашни ~55 % зерновые, 28 % кормовые культуры и многолетние травы, 17 % - технические культуры. Урожайность зерновых 4,0-4,5 т/га, многолетних трав на сено – 5,0 т/га, технических культур – 20,5 т/га.
В период 1961-1990 гг. площади с.х. угодий не изменились, но изменилась структура использования пашни, в составе которой зерновые составляют 54 %, многолетние травы – 28 %,технические культуры – 15 % и овощи – 3 %. Кроме того , увеличились площади орошаемых земель (до 61 тыс. га). Величины оросительных норм ~400 мм. В целом этот период был самым значимым и эффективным с точки зрения развития мелиорации и с.х. производства на Кубани. Урожаи основных с.х. культур составляли: зерновые – 4,5-5,0 т/га, многолетние травы на сено – 6,5 т/га, технические культуры – 3,0 т/га .
Последний период (1990-2000 гг.), к сожалению, характеризуется практическим прекращением мелиоративного и водохозяйственного строительства, снижением технического уровня мелиоративных систем и эффективности с.х. производства. Площади орошаемых земель не рисовых севооборотов уменьшились до 25 тыс. га, урожайность основных с.х. культур, начиная с 1990 г., систематически снижается и в настоящее время не превышает по зерновым 3,4 т/га, по многолетним травам 3,9 т/га, по техническим культурам – 2,0 т/га. Структура сельскохозяйственных угодий и состав культур не изменились.
Гидротермический коэффициент Ic, характеризующий степень открытости в части поступления солнечной энергии и увлажнения территории, изменился в результате замены природных биоценозов на агроценозы с 1,28 до 0,79 на орошаемых и до 1,35 на богарных землях. Однако, изменение гидротермического режима находится в пределах флуктуации природных климатических условий (0,9-1,4) и само по себе не является причиной существенных изменений природной среды.
Ежегодный прирост и возврат биомассы в первый период снизился в результате неудовлетворительной системы земледелия и низких урожаев. Во второй и третий периоды, в связи с совершенствованием системы земледелия и применения минеральных удобрений (до 100-120 кг/га действующего вещества), ежегодный прирост и возврат биомассы возросли.
Коэффициенты вариации урожайности основных сельскохозяйственных культур возрастают в процессе освоения территории с 0,15-0,20 в 1860-1930 гг. до 0,25-0,30 в 1990-1999 гг. Следует отметить, что если вариация урожайности в период 1860-1930 гг. связана в основном с флуктуацией климатических условий, то в период 1930- 1999 гг. она определяется уже не только климатическими, но экологическими факторами и достаточно хорошо согласуется с таким показателем, как отношение ежегодного прироста биомассы к величине опада (N/О).
Анализ водного и солевого балансов фации показывает, что изменение объема речного стока на границах рассматриваемой территории слабо влияет на гидрогеологические и почвенно-геохимические условия.
Полученные данные дают основание говорить о том, что основные изменения природной среды ПТК 1 связаны не с изменением гидротермического режима, водного и солевого балансов, а, в основном, с существующей системой земледелия вообще, которая обуславливает резкое уменьшение общих запасов биомассы в агроценозах.В природных биоценозах общие запасы биомассы в виде растительных остатков и степной подстилки, достигающие 40-50 и более т/га, определяют высокую устойчивость биоценозов (N/О = 0,3-0,5). В процессе же распашки и сельскохозяйственного использования земель (замена природных биоценозов на агроценозы) полностью ликвидируется степная подстилка (т.е. запасы мертвой биомассы) и резко сокращается возврат в почву растительных остатков в результате отчуждения их с урожаем, а, в большинстве случаев, и с побочной продукцией (сено, солома, ботва),что приводит к увеличению отношения N/О до 2-2,6. Таким образом, существующая система земледелия резко снижает устойчивость агроценозов в результате создания отрицательного баланса органического вещества в почве, а, следовательно, способствует сработке запасов почвенного гумуса и соответственно ухудшению основных свойств и плодородия почв.
Снижение величины опада, общих запасов биомассы и сработка почвенного гумуса наиболее интенсивно происходят в период 1860-1930гг. Запасы мертвой органики снижаются с 39,8 т/га до 4,1 т/га на пашне, а общие запасы биомассы – с51,8 т/га до 18,9 т/га на пашне и до 49 т/га на сенокосах и пастбищах. Соответственно снижаются и запасы гумуса с 650 т/га до 545 т/га на пашне и до 636 т/га – на сенокосах, т.е. на 11 и на 1 % соответственно (Таблица 4.7).
Следовательно, именно в этот период была заложена основа экстенсивного использования биоклиматического потенциала, приведшая к существенному ухудшению состояния природной среды уже к 1930 году.
Показателями устойчивости агроценозов могут служить общие запасы биомассы, гумуса и отношение ежегодного прироста биомассы к опаду (N/O). Эти показатели особенно сильно изменяются на пашне и незначительно на сенокосах и пастбищах. Биоразнообразие на пахотных землях изменяется от 150 до 10 - 15 видов, а отношение N/O с 0.3 в биоценозах до 2,6 на пашне и до 0,8 на сенокосах. Увеличение отношения N/O до 2,6 свидетельствует о том, что стабильность с.х. производства определяется не только флуктуацией климатических условий, но и экологической неустойчивостью агроценозов.
Таблица 4.7 - Изменение средообразующих факторов и состояния почв 1 типа ландшафта
| Показатели | Природное состояние | Периоды | |||
| 1860-1930 | 1931-1960 | 1961-1990 | 1991-1999 | ||
| Пашня богарная | |||||
Коэффициент сухости  Ic | 1,2 | 1,33 | 1,35 | 1,35 | 1,35 |
| Влагообмен почвенных и грунтовых вод g, мм | |||||
| Содержание гумуса в слое 1 м, т/га | |||||
| Величина ППК, мг-экв/100 г | |||||
| Содержание водопрочных агрегатов, d>0,25 мм, % | |||||
| Пашня орошаемая | |||||
Коэффициент сухости  | 1,2 | - | 0,78 | 0,79 | 0,79 |
| Влагообмен почвенных и грунтовых вод g, мм | - | ||||
| Содержание гумуса в слое 1 м, т/га | - | ||||
| Величина ППК, мг-экв/100 г | - | ||||
| Содержание водопрочных агрегатов, d>0,25 мм, % | - | ||||
| Сенокосы и пастбища | |||||
| Коэффициент сухости | 1,2 | 1,28 | 1,28 | 1,28 | 1,28 |
| Влагообмен почвенных и грунтовых вод, мм | |||||
| Содержание гумуса в слое 1 м, т/га | |||||
| Величина ППК, мг-экв/100 г | |||||
| Содержание водопрочных агрегатов, d>0,25 мм, % | |||||
| ПТК 1 в целом | |||||
| Коэффициент сухости | 1,2 | 1,32 | 1,34 | 1,27 | 1,3 |
| Влагообмен почвенных и грунтовых вод g, мм | |||||
| Содержание гумуса в слое 1 м, т/га |
Второй и третий периоды (1931-1960гг. и 1961-1990гг.) характеризовались совершенствованием системы земледелия и широким развитием орошения земель, что существенно повлияло на состояние природной среды.
Совершенствование системы земледелия и орошение земель способствуют увеличению ежегодного прироста биомассы с 9 т/га до 14 т/га на богарных и до 17,2 т/га на орошаемых землях. Соответственно возрастают величина опада и общие запасы биомассы, особенно на орошаемых землях (с 18,9 т/га до 38 т/га). Однако, несмотря на это, продолжается, хотя и с меньшей интенсивностью, процесс сработки запасов гумуса, а также увеличение соотношения N/O, что свидетельствует в целом о снижении плодородия почв и экологической устойчивости агроценозов.
Таким образом, комплексные мелиорации (орошение, химизация и др.), как и следовало ожидать, позволили снизить интенсивность деградационных процессов, но не изменили общую направленность их развития.
Последний период (1990-2000 гг.) характеризуется увеличением интенсивности негативных почвенных процессов (снижение ежегодного прироста опада, общих запасов биомассы, увеличение сработки запасов гумуса), а также уменьшением экологической устойчивости (увеличение соотношения N/O).
Освоение рассматриваемой территории привело к изменению растительного покрова. Уже в первый период освоения биоразнообразие, насчитывающее в природных условиях ~150 видов растений, уменьшилось до 50-60 видов. В последующие периоды видовое разнообразие уменьшилось до 10-15 видов.
Приведенные данные показывают, что в водном балансе изменяются объем речного стока, подача оросительной воды и испарение. Однако это практически не влияет на поверхностный и подземный сток в пределах ПТК 1. Таким образом, сельскохозяйственное использование земель этого комплекса не оказывает влияния на сопредельные территории (Таблица 4.8).
Несколько иначе складывается солевой баланс. В природных условиях наблюдается некоторое опреснение почв и грунтов, что связано с постепенным подъемом рассматриваемой территории и промывным режимом. В последующие периоды, за исключением периода 1961-1990 гг., также наблюдается некоторое опреснение, что подтверждается данными натурных наблюдений. В период 1961-1990 гг. солевой баланс нулевой в результате дополнительного поступления солей с орошаемой водой.
Таблица 4.8 - Водный и солевой балансы ПТК 1.
| Элементы балансов | Природное состояние | Периоды | |||
| 1860-1930 | 1931-1960 | 1961-1990 | 1991-1999 | ||
| Водный баланс | |||||
| Объем стока в вершине дельты, км3 | 12,5 | 12,6 | 13,2 | 11,8 | 12,6 |
| Объем стока на нижней границе ПТК 1, км3 | 12,1 | 12,2 | 12,8, | 11,4 | 12,2 |
| Атмосферные осадки, км3 | 3,18 | 2,78 | 2,99 | 3,13 | 3,1 |
| Испарение, км3 | 2,6 | 2,31 | 2,47 | 2,85 | 2,66 |
| Поверхностный сток, км3 | 0,48 | 0,42 | 0,44 | 0,52 | 0,49 |
| Оросительная вода, км3 | - | - | 0,02 | 0,34 | 0,15 |
| Подземный отток, км3 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| DW, км3 | 0,05 | ||||
| Солевой баланс | |||||
| Приток солей в вершине дельты, млн. т | 3,6 | 3,6 | 3,02 | 1,57 | 1,57 |
| Отток солей на нижней границе ПТК 1, млн. т | 3,48 | 3,48 | 2,9 | 1,45 | 1,45 |
| Поступление солей с атмосферными осадками, млн. т | 0,1 | 0,08 | 0,09 | 0,09 | 0,09 |
| Отток солей с подземными водами, млн. т | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| Вынос солей с поверхностным стоком, млн. т | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
| Поступление солей с оросительной водой, млн. т | - | - | 0,01 | 0,1 | 0,04 |
| DG, млн. т | -0.09 | -0.11 | -0.09 | -0.06 |
Таким образом, изменения природной среды ПТК 1 обусловлены резким сокращением общих запасов биомассы и, как следствие, ухудшением состояния почв. Подъема УГВ и накопления солей в почвах не наблюдается.
ПТК 2 – плавни.
Комплекс представлен межгрядовыми и межрусловыми понижениями в центральной и южной частях дельтовой геосистемы. Плавни расположены на 2-6 м ниже приречных гряд и русел основных рукавов и ериков. Этот комплекс является азональной составляющей рассматриваемой геосистемы, что связано со специфическим естественным гидротермическим режимом, обусловленным ежегодными разливами Кубани и Протоки и затоплением понижений. Плавни представлены лиманами (солеными, солоноватыми, пресными), дельтовыми болотами, избыточно увлажненными участками и солончаками. Общая площадь плавневых земель ~4000 км2 (40 % площади геосистемы). Растительный покров плавней соответствует гидротермическому режиму: в составе растительности подводные, плавающие растения, тростник, камыш, рогоз, кувшинки, солянки и др. (всего около 90 видов.По биологической продуктивности и общим запасам биомассы рассматриваемая фация является основной в составе геосистемы. Ежегодный прирост биомассы составляет 21,6 т/га в год, а ее общие запасы 93,1 т/га.
Поступление и отток энергии и вещества, характеризующие степень открытости и взаимодействие ландшафта с сопредельными территориями, определяется речным (жидким и твердым) стоком Кубани (разливы и затопление), притоком напорных подземных вод, солнечной радиацией, атмосферными осадками и подземным притоком и оттоком. При этом речной сток в природных условиях являлся основным фактором, определяющим состояние и азональный характер рассматриваемой территории.
Анализ хозяйственной деятельности и направленности природных процессов показал, что обвалование русел рек в период 1860-1960 гг. явилось основной причиной резкого изменения состояния природной среды. Увеличение безвозвратного водопотребления в бассейне Кубани и изменение режима стока ниже Краснодарского водохранилища в период 1990-2000 гг. в этих условиях уже не могли оказать заметного влияния на изменение почвенно-мелиоративных и экологических условий ПТК 2, которые практически полностью определялись хозяйственной деятельностью.
Освоение плавневых земель началось еще в 1860 г. и к 1930 г. около 50 тыс. га было освоено. Структура осушенных земельных угодий в этот период – сельскохозяйственные угодья – 76 %, неиспользуемые земли – 24 %. Структура сельскохозяйственных угодий отражала традиционную направленность сельскохозяйственного производства и включала в основном посевы зерновых (~60 %) и многолетних трав (~20 %). Овощи и технические культуры занимали около 20 %. Опыт освоения плавневых земель в этот период показал, что урожайность сельскохозяйственных культур через 2-3 года резко снижалась (зерновые с 2,9-4,36 до 0,9-1,3 т/га, многолетние травы – с 6,5 до 2,0 т/га, овощи и технические культуры с 8,0-13,0 до 3,0-4,5 т/га) в результате потери плодородия почв, в том числе и по причине их засоления.В этот же период были осуществлены первые посевы риса.
В период 1931-1960 гг. площади освоенных плавней составили 171,4 тыс. га. Структура земельных угодий изменилась - значительные площади (39 тыс. га) были заняты под посевы риса.
В целом, структура сельскохозяйственных угодий включала посевы зерновых 60%, многолетних трав - 20 %, овощей – 20 % площади. Урожайность сельскохозяйственных культур составляла: зерновые – 2,14 т/га, рис – 2,8 т/га, овощи – 8 т/га, многолетние травы на сено– 2,63 т/га.
В период 1961-1990 гг. рисосеяние получило самое широкое развитие. Площади рисовых оросительных систем достигли 264 тыс. га, а урожайность риса – 3,1-5,28 т/га, многолетних трав на сено в рисовом севообороте – 5,0-6,5 т/га. В этот период освоено 100 тыс. га плавневых земель.
Последние годы (1991-2000 гг.) характеризовались снижением площадей рисовых оросительных систем до 235 тыс. га, эффективности использования орошаемых земель, урожайности сельскохозяйственных культур ~ на 15-20 % и ухудшением почвенно-мелиоративной и экологической обстановки. Общая площадь используемых в сельском хозяйстве плавневых земель составила 188 тыс. га. Остальные площади (71 тыс. га) заброшены и в сельском хозяйстве не используются.
Анализ полученных данных показывает, что изменение состояния природной среды плавней, в отличие от ПТК 1, связано как с изменением гидротермического режима (исключение затопления), так и с хозяйственной деятельностью. В первые периоды (1860-1960гг.) освоение отсохших плавневых земель начиналось со сжигания растительности, при котором практически сгорали все запасы биомассы (надземные части растений и накопившаяся масса органического вещества и торфа).
Кроме того, исключение затопления плавней привело к коренному нарушению исторически сложившегося водного и солевого режимов почв. В природных условиях, когда имели место ежегодные затопления, водный режим почв характеризовался достаточно интенсивным промывным режимом (650-750 мм в год), а солевой режим относительной стабильностью (содержание солей в почве составляло 0,3-0,6 % в зависимости от высотного положения плавней). После обвалования промывной режим почв сменился выпотным режимом, т.е. восходящими токами, связанными с наличием напорных подземных вод. Интенсивность восходящих токов составляет 520-750 мм в год, что сопровождается аккумуляцией солей в верхних горизонтах почв, образованием солончаков. На солончаках формируется соответствующий тип растительности, ежегодный прирост биомассы которой не превышает 2 т/га, а общие запасы биомассы – 9 т/га.
Наиболее существенные изменения основных показателей, характеризующих состояние природной среды ПТК 2 наблюдаются в первый период освоения. Изменения эти более существенны на неиспользуемых и неорошаемых землях. На рисовых системах: общие запасы биомассы изменились с 93,1 до 21 т/га, на неиспользуемых землях – с 93,1 до 4 т/га.
В последующие годы, вплоть до 1990, в связи с совершенствованием системы земледелия и широким развитием орошения, общие запасы биомассы, ежегодный прирост и опад несколько увеличиваются, но это не меняет общей ситуации. Последний период (после 1990 г.) характеризуется резким ухудшением состояния природной среды
Очень важным является показатель N/O, который изменяется от 0,3 до 2,1-2,69 и свидетельствует о существенном снижении устойчивости агроценозов.
Изменение состояния природной среды плавневых земель в целом показывает, что в первый период (1860-1930 гг.), когда осваивалась лишь незначительная часть площади плавней (~12,5%), изменения критериев были невелики. Общие запасы биомассы изменились с 93,1 до 84,5 т/га (на 10 %),ежегодный прирост и опад с 21,6 и 71,5 т/га до 19,5 и 62 т/га соответственно. Величина отношения N/O в этот период не превышает 0,3. В последующие годы, в связи с практически полным освоением плавней, положение резко изменилось. Особенно резко увеличилось соотношение N/O, что свидетельствует о снижении устойчивости агроценозов. Анализ урожайности риса за период с 1970 по 2000 гг. показывает, что она ниже климатически обеспеченной. Такое положение связано не только с несовершенством системы земледелия, но, по-видимому, и со снижением устойчивости агроценозов.
Следует отметить, что изменение состояния природной среды ПТК 2, в отличие от земель ПТК 1, связано, в основном, с изменением гидротермического режима. Значение гидротермического коэффициента Icизменилось с 0,6-0,77 до 1,3-1,4, т.е. до зональных величин. Совершенно очевидно, что в этом случае основные свойства ПТК 2, связанные с её азональностью, должны были существенно измениться, что и произошло. Кроме того, если в условиях ПТК 1 сельскохозяйственное использование земель явилось основным фактором, способствующим ухудшению состояния природной среды, то в условиях 2 типа широкое развитие рисосеяния, напротив, способствовало некоторой стабилизации состояния природной среды. Дело в том, что в рассматриваемых условиях выращивание риса, режим орошения которого - затопление, в значительной степени воспроизводило природный водный режим плавней (ежегодное затопление речными водами). Иными словами рисосеяние в дельте Кубани – пример правильного использования принципа “природных аналогий”.
Результаты составления водного и солевого балансов достаточно наглядно иллюстрируют изменение водного и солевого режимов земель ПТК 2 (Таблица 4.9).
Обвалование части плавней в период 1860-1930 гг. привело к обсыханию плавней и их засолению (DW = -0.02 км3, DG = +0,07млн. т). Второй период (1931-1960 гг.), когда были введены в эксплуатацию первые рисовые оросительные системы на площади 39 тыс. га, характеризовался накоплением воды (DW = +0,53 км3) и значительным снижением интенсивности накопления солей (DG = +0,03 млн. т). Самым эффективным с позиции регулирования солевого режима плавней был период с 1961 по 1990 гг., когда площади рисовых оросительных систем достигли 264 тыс. га. В этот период происходит дальнейшее накопление воды (DW = +0,68 км3) и достаточно интенсивное рассоление плавней (DG = - 0,31 млн. т). Последний период 1991-1999 г, который характеризовался снижением площадей орошения и увеличением площадей заброшенных и неиспользуемых земель, сопровождался ухудшением мелиоративного состояния плавней, в том числе засолением почв, (DW = +0,04 км3, DG = +0,05 млн. т).
Таблица 4.9 - Водный и солевой режимы ПТК 2.
| Элементы балансов | Природное состояние | Периоды | |||
| 1860 - 1930 | 1931 - 1960 | 1961 -1990 | 1991-1999 | ||
| Водный баланс | |||||
| Речной сток на верхней границе, км3 | 12,1 | 12,2 | 12,8 | 11,4 | 12,2 |
| Отток речных вод на нижней границе, км3 | 8,9 | 9,29 | 8,23 | 3,92 | 4,45 |
| Атмосферные осадки, км3 | 2,6 | 2,28 | 2,45 | 2,56 | 2,54 |
| Сток горных рек левобережья р. Кубани, км3 | 0,85 | 0,75 | 0,88 | 0,85 | 0,907 |
| Напорное питание подземных вод, км3 | 0,6 | 0,6 | 0,8 | 0,6 | 0,71 |
| Поверхностный приток с ПТК 1, км3 | 0,48 | 0,42 | 0,45 | 0,52 | 0,49 |
| Подземный приток с ПТК 1, км3 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,50 |
| Оросительная вода, км3 | - | - | 0,69 | 4,56 | 3,31 |
| Испарение, км3 | 6,4 | 6,0 | 5,35 | 6,4 | 5,83 |
| Поверхностный отток, км3 | 1,55 | 1,35 | 1,14 | 0,98 | 0,83 |
| Подземный отток, км3 | 0,18 | 0,18 | 0,18 | 0,18 | 0,18 |
| Коллекторно-дренажные воды, км3 | - | - | 0,31 | 2,33 | 1,69 |
| Испарение с водохранилищ, км3 | - | - | - | 0,1 | 0,1 |
| Изменение запасов влаги DW, км3 | -0,02 | +0,53 | +0,68 | +0,04 | |
| Солевой баланс | |||||
| Приток солей с речными водами, млн. т | 3,48 | 3,48 | 2,90 | 1,45 | 1,45 |
| Отток солей с речными водами, млн. т | 2,58 | 2,58 | 2,39 | 1,14 | 1,29 |
| Поступление солей с атмосферными осадками, млн. т | 0,08 | 0,07 | 0,07 | 0,08 | 0,08 |
| Приток солей со стоком горных рек, км3 | 0,17 | 0,2 | 0,17 | 0,17 | 0,12 |
| Приток солей с напорными водами, км3 | 1,2 | 1,2 | 1,6 | 1,2 | 1,42 |
| Приток солей с подземным притоком с ПТК 1, км3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| Приток солей с поверхностными водами с ПТК 1, км3 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
| Приток солей с оросительными водами, млн. т | - | - | 0,2 | 3,83 | 2,78 |
| Отток солей с поверхностным стоком, млн. т | 2,32 | 2,16 | 1,82 | 1,57 | 1,33 |
| Отток солей с подземными водами, млн. т | 0,36 | 0,45 | 0,45 | 0,45 | 0,45 |
| Отток солей с коллекторно-дренажными водами, млн. т | - | - | 0,56 | 4,19 | 3,04 |
| Изменение запасов солей, DG, млн. т | +0,07 | +0,03 | -0,31 | +0,05 |
Результаты расчетов водного и солевого балансов подтверждаются данными натурных наблюдений за водным и солевым режимом почв.
Выполненный анализ дает основание говорить о том, что основными проблемами для рассматриваемого ландшафта являются регулирование водного и солевого режимов почв и совершенствование структуры использования сельскохозяйственных угодий. Развитие рисосеяния в данной ситуации в значительной степени позволяет решить задачу регулирования водного и, главным образом, солевого режимов почв. Однако рисосеяние не решает проблем устойчивости агроценозов и управления почвенным плодородием, связанными, в основном, с общими запасами биомассы в почвах.
Связь рассматриваемой фации с приморскими лиманами достаточно тесна – основное влияние на состояние приморских лиманов оказывает поверхностный сток и коллекторно-дренажные воды. Поступление этих вод в приморские лиманы с одной стороны оказывает положительное влияние, способствуя снижению минерализации воды в лиманах, с другой – отрицательное, способствуя загрязнению лиманов и их зарастанию.
ПТК 3.
Представлен системой приморских лиманов, имеющих непосредственную связь с Азовским морем. В сельском хозяйстве эти лиманы не используют, они являются естественными рыбохозяйственными угодьями. Поэтому оценку состояния природной среды этих ландшафтов необходимо выполнить с точки зрения рыбохозяйственных требований. К числу основных требований следует, прежде всего, отнести уровни воды в лиманах, приток речных и коллекторно-сбросных вод и приток из моря, определяющих степень открытости ландшафта и взаимосвязь с сопредельными территориями, а также гидрохимический и термический режимы и степень зарастания лиманов водной растительностью.
Требования рыбного хозяйства к состоянию приморских лиманов можно свести к следующему:
1. Уровни воды в лиманах и амплитуда их колебаний.
От изменений уровней воды в лиманах зависят изменения их глубины, площади открытой и заросшей поверхности, гидрохимический режим, связь с морем и между собой и др.
Амплитуда колебаний уровней воды в приморских лиманах в период с 1960 по 2000 гг. не претерпела значительных изменений за исключением лимана Долгого Черноерковско-Сладковской группы. Амплитуды колебаний уровней воды не изменились и после ввода в эксплуатацию Краснодарского водохранилища.
Это связано с тем, что уменьшение объема речного стока в значительной мере компенсировалось снижением потерь воды в дельте (обвалование плавней) и притоком коллекторно-дренажных вод. Таким образом, можно полагать, что уровни воды в лиманах более или менее стабильны, а амплитуда их колебаний практически не зависит от объема речного стока.
2. Объем речного стока.
Минимальный объем речного стока (включая и коллекторно-дренажные воды), обеспечивающий условия воспроизводства проходных и полупроходных рыб на нерестилищах нижнего течения р. Кубани и в лиманах, по данным составляет 2,2-5,4 км3. Минимальные расходы воды в марте-июле ниже Краснодарского водохранилища должны быть не менее150 м3/с. В годы с обеспеченностью стока £50 % минимальный объем нерестового попуска составляет 3,85 км3, а в годы пониженной водности (50-75%) – 3 км3.
Таблица 4.10 - Внутригодовое распределение нерестовых попусков на р. Кубань.
| Год | Нерестовый попуск, км3 | |||||
| За год | ||||||
| Повышенной водности (£50%) | 0,54 | 1,1 | 1,06 | 0,8 | 0,35 | 3,85 |
| Пониженной водности (50-75%) | 0,42 | 0,86 | 0,83 | 0,62 | 0,27 | 3,00 |
Расчет водного баланса ПТК 2 показал, что объем речного стока в приморские лиманы в период 1960-1990 гг. составлял3,92 км3, а в 1991-1999 гг. 4,45 км3 (Обвалование части плавней в период 1860-1930 гг. привело к обсыханию плавней и их засолению (DW = -0.02 км3, DG = +0,07млн. т). Второй период (1931-1960 гг.), когда были введены в эксплуатацию первые рисовые оросительные системы на площади 39 тыс. га, характеризовался накоплением воды (DW = +0,53 км3) и значительным снижением интенсивности накопления солей (DG = +0,03 млн. т). Самым эффективным с позиции регулирования солевого режима плавней был период с 1961 по 1990 гг., когда площади рисовых оросительных систем достигли 264 тыс. га. В этот период происходит дальнейшее накопление воды (DW = +0,68 км3) и достаточно интенсивное рассоление плавней (DG = - 0,31 млн. т). Последний период 1991-1999 г, который характеризовался снижением площадей орошения и увеличением площадей заброшенных и неиспользуемых земель, сопровождался ухудшением мелиоративного состояния плавней, в том числе засолением почв, (DW = +0,04 км3, DG = +0,05 млн. т).
Таблица ), т.е. удовлетворял рыбохозяйственным требованиям.
3. Минерализация воды в приморских лиманах.
Оптимальная минерализация воды в лиманах для рыбы колеблется в пределах от 5 до 12 0/00. В пределах этой минерализации держится ~70 % всего стада рыбы. Зависимость минерализации воды в лиманах от расхода воды р. Кубани не однозначна, в период с января по июнь при одинаковых расходах минерализация выше, что объясняется большой повторяемостью нагонных явлений в этот период.
При современном внутригодовом распределении речного стока расходы в устье составляют 150-400 м3/с, следовательно, рыбохозяйственные требования к минерализации воды в приморских лиманах выполняются.
4. Температура воды в лиманах.
Играет важную роль в процессах нереста и нагула рыбы. Массовый нерест проходит в конце апреля – начале мая при температуре 7-11 0С. В период инкубации икры температура воды должна быть в пределах 10-16 0С, резкие колебания температуры воды в этот период приводят к уменьшению количества нормально развитых личинок. Анализ и обобщение многочисленных материалов показывает, что температура приморских лиманов в значительной степени определяется температурой прибрежных вод Азовского моря. Следовательно, при неизменных глубинах лиманов нет оснований ожидать резких колебаний термического режима лиманов.
5. Биогенный сток.
Биогенный сток р. Кубани в естественных условиях составлял: азот – 13,7 тыс. т/год, фосфор – 9,5 тыс. т/год. В последующие периоды (до 1970 г.) биогенный сток резко увеличился, что было связано с развитием сельского хозяйства, химизации и мелиорации. После 1970 г. биогенный сток уменьшился.
Таблица 4.11 - Биогенный сток по р. Кубани, тыс. т
| Годы | Азот | Фосфор |
| Естественный сток, 1940 | 13,7 | 9,5 |
| 8,0 | ||
| 7,0 |
6. Зарастание приморских лиманов водной растительностью.
Зарастание приморских лиманов и соотношение открытой и заросшей водной поверхности зависит от объема притока речных вод, глубины и гидрохимического режима лиманов. Зарастание лиманов в общем случае ухудшает условия нереста и нагула рыбы.
Анализ состояния природной среды приморских лиманов, выполненный по отдельным периодам, показал следующее:
Период (1860-1930 гг.).
В этот период объем речного стока соответствовал естественному, отток в море Qр составлял 8,9 км3, приток морских вод Qм ~ 1,8 км3 (соотношение Qм/Qр = 0,2). Соотношение объема солей, поступивших из моря к объему солей, вынесенных с речным стоком Gм/Gр = 4,6. Минерализация воды в приморских лиманах при бытовых расходах воды составляла в среднем 6-7 г/л. В естественных условиях (1930 г.) общая площадь приморских лиманов составляла 1114,4 км2 а соотношение открытой и заросшей водной поверхности – 600/514,4 = 1,17.
Период (1931-1960 гг.).
В этот период безвозвратный отбор воды из р. Кубань составлял ~2 км3, а объем коллекторно-дренажных вод с минерализацией 1,8 г/л в связи с развитием рисосеяния – 0,4 км3 в год.
В то же время примерно на 1,77 км3 снизились потери стока в дельте в результате обвалования части плавней и русел Кубани и Протоки. Таким образом, отток в море речных вод составил 8,23 км3, а с учетом коллекторно-дренажных вод – 8,54 км3. Приток морских вод увеличился по причине нагонов и составил ~2 км3. Основным фактором, оказывающим негативное воздействие на рыбное хозяйство в этот период, становится сброс с коллекторно-дренажными водами с рисовых полей большого количества ядохимикатов. Увеличение биогенного стока сопровождалось развитием водной растительности и уменьшением площади открытой водной поверхности лиманов – соотношение открытой и заросшей водной поверхности уменьшилось с 1,17 до 0,9-1,0.
Таким образом, изменение состояния природной среды приморских лиманов в этот период (зарастание лиманов, сброс ядохимикатов с коллекторно-дренажными водами) ухудшили рыбохозяйственные условия, продуктивность промысловых рыб снизилась.
Период (1960-1990 гг.).
Безвозвратное водопотребление в бассейне р. Кубань достигло 7 км3, а сброс коллекторно-дренажных вод с рисовых систем достиг 2,33 км3. Минерализация воды в лиманах в связи с уменьшением речного стока увеличилась до 8-9 г/л.
Таким образом, влияние хозяйственной деятельности (в основном рисосеяния) возросло, условия рыбного хозяйства ухудшились, а производство рыбной продукции резко снизилось. Этому способствовало широкое применение в этот период ядохимикатов на рисовых системах.
4 период (1990-2000 гг.).
В этот период в результате уменьшения площадей рисовых оросительных систем и не использования части орошаемых земель отток в море несколько увеличился и составил 4,45 км3, что привело к некоторому снижению минерализации воды в приморских лиманах. Кроме того, резкое сокращение применения ядохимикатов на посевах риса улучшило условия рыбного хозяйства.
Таким образом, современное состояние приморских лиманов при условии отсутствия сброса ядохимикатов можно характеризовать как удовлетворительное.
Выполненный анализ не является, естественно, исчерпывающим, но он позволяет сформулировать основные проблемы, решение которых необходимо для нормализации состояния природной среды рассматриваемой территории. Это, прежде всего, предупреждение дальнейшей сработки запасов почвенного гумуса, увеличение биоразнообразия и общих запасов биомассы. Решение этих проблем возможно при условии широкого внедрения адаптивно-ландшафтных систем земледелия, применении комплексных мелиораций и оптимизации мелиоративных режимов почв.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аверьянов С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель. - М: Колос, 1978.
2. Аверьянов С.Ф. Горизонтальный дренаж при борьбе с засолением орошаемых земель. - М.: АН СССР, 1959.
3. Аверьянов С.Ф. Фильтрация из каналов и ее влияние на режим грунтовых вод. - М.: Колос, 1982.
4. Агроэкология. - М: Колос, 2000.
5. Айдаров И.П. Перспективы развития комплексных мелиорации в России.-М, 2004.
6. Айдаров И.П. Регулирование водно-солевого и питательного режимов орошаемых земель. - М.: Агропромиздат, 1985.
7. Айдаров И.П., Голованов А.И., Никольский Ю.Н. Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных земель. - М.: Агропромиздат, 1990.
8. Айдаров И.П., Корольков А.И., Хачатурьян В.Х. Моделирование почвенно-мелиоративных процессов. //Биохимические науки. 1987. № 9.
9. Алпатьев A.M. Влагообороты в природе и их преобразования. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969.
10.Андрианов Б.В. Древние оросительные системы Приаралья (в связи с историей возникновения и развития орошаемого земледелия). - М.: Наука, 1969.
11. Базилевич Н.И., Родин Л.Е. Продуктивность и круговорот элементов в естественных и культурных фитоценозах (по материалам СССР). /В кн: Биологическая продуктивность и круговорот химических элементов в растительных сообществах. -Л., 1971.
12. Будыко МИ. Глобальная экология. -М.: Мысль, 1977.
13.Воейков А.И. Земельные улучшения и их соотношение с климатом и другими естественными условиями. - СПб. 1909.
14. Волобуев В.Р. Введение в энергетику почвообразования. - М.: Наука, 1974.
15. Голованов А.И., Сурикова Т.И., Сухарев Ю.И. и др. Основы природообустройства. - М.: Колос, 2001.
16. Гумбаров А.Д. Комплексные мелиорации в дельте реки Кубань. -Краснодар: Советская Кубань, 2001.
17. Гумбаров А.Д., Луговой А.С., Сербинов А.В. Оросительные рисовые системы. - М.: Колос, 1994.
18. Динамика баланса гумуса на пахотных почвах Российской Федерации. -М.,
19. Ирригация Узбекистана. - Ташкент: Фан, 1978. Т. 1-4.
20. Исаченко А.Г. Оптимизация природной среды: географический аспект. -М.: Мысль, 1980.
21. Кирюшин В.И. Экологизация и технологическая политика. - М., 2000
22. Ковда В.А. Основы учения о почвах. - М.: Наука, 1973. Т. I-II.
23. Концепция мелиорации сельскохозяйственных земель в России. - М., 2005.
24. Концепция федеральной программы «Обеспечение воспроизводства плодородия земель сельскохозяйственного назначения на 2000-2100 гг. -М.: МСХ, 2000.
25. Маслов Б.С. Очерки по истории мелиорации в России. - М.: 1999.
26. Маслов Б.С, Калганов А.В., Гусенков Е.П. История мелиорации в России. - М.: Росинформагротех, 2002. Т. 2-3.
27. Методика определения предотвращенного экологического ущерба. -М., 1999.
28. Пегов С.А., Хомяков П.М. Моделирование развития экологических систем. -Л.: Гидрометиоиздат, 1991.
29. Прогноз развития мелиорации в Российской Федерации на период до 2015 г.-М, 2004.
30. Романенко Г.А., Комов Н.В., Тютюнников А.И. Земельные ресурсы России, эффективность их использования. - М., 1996.
31. Состояние земельных ресурсов России. -М.: Роскомзем, 1996.
32. Тюрин И.В. Органическое вещество почвы и его роль в плодородии. -М, 1965.
33. Федеральная комплексная программа повышения плодородия почв России на 1996-2000 гг. -М., 1995.
34. Федеральная целевая программа «Плодородие» на период 1992-1995 гг.-М.. 1990.
35. Федеральный закон «О мелиорации земель». - М., 1995.
36. Штеренлихт Д.В. Очерки истории гидравлики, водных и строительных искусств. Кн. 1. Древний мир. - М.: ГЕОС, 2000.