Содержание к диссертации
Введение
1 Теоретико-методологические вопросы изучения мелиоративных систем 9
1.1 Мелиоративные системы как природно-антропогенные образования 9
1.2 Методы исследований сельскохозяйственных мелиорации 14
2 Природные и экономические факторы формирования мелиорации 27
2.1 Эрозионно дефляционные процессы и деградация почв 28
2.2 Антропогенные факторы деградации природной среды 34
3 Типы мелиоративных систем: структурные особенности, тенденции развития 47
3.1 Мелиоративно-водохозяйственный комплекс края 50
3.2 Водные мелиорации 61
3.3 Химические и фитомелиорации 78
4 Экологические проблемы мелиорации 104
4.1 Оценка экологичности водных мелиорации 104
4.2 Химические мелиорации, фитомелиорации и охрана окружающей среды 112
5 Ландшафтно-мелиоративное районирование 138
5.1 Принципы районирования 138
5.2 Ландшафтно-мелиоративные провинции 144
Заключение 164
Библиографический список 171
Приложение 190
- Мелиоративные системы как природно-антропогенные образования
- Эрозионно дефляционные процессы и деградация почв
- Мелиоративно-водохозяйственный комплекс края
Введение к работе
Диссертация посвящена экономико-географическим аспектам развития сельскохозяйственных систем мелиорации в разных типах ландшафтов Краснодарского края. Разработка этой проблемы опирается на теоретические работы по мелиоративной и сельскохозяйственной географии, методологические и методические принципы системного экомико-географического анализа сельскохозяйственного районирования, а также на прикладные работы фи-зико-географов, экологов и экономистов-аграрников.
Актуальность темы. На рассматриваемой территории практически не сохранились естественные ландшафты. Почти все они преобразованы в антропогенные, в структуре которых главное место занимают агроландшафты, представляющие собой системы с разомкнутым круговоротом вещества и энергии. Они утратили саморегулирующуюся способность и их продуктивность предполагает существенное воздействие внешних антропогенных факторов. К числу последних относятся мелиорации, призванные выполнять главную функцию - улучшить водный, тепловой и пищевой режим почв с целью создания экологических условий, которые способствовали бы получению максимума продуктивности сельскохозяйственных культур с единицы обрабатываемой площади. Помимо экологической роли мелиорация призвана учавствовать в оптимизации ландшафтов, т.е. поддержание на определенном уровне устойчивости их антропогенных вариантов, что позволяет избежать многие негативные явления.
Перечисленные проблемы для Краснодарского края весьма актуальны и требуют учета следующих его особенностей. Во-первых, это один из наиболее развитых в сельскохозяйственном отношении регионов России. Его территория отличается выраженными внутри региональными природными, социально-экономическими и иными особенностями, во многом определяющими его аграрное лицо, разнообразие способов природопользования. Во-вторых, имеющиеся здесь самые качественные в России биоклиматический и почвенный потенциалы используются недостаточно эффективно. В-третьих, развитие агропромышленного комплекса региона проходит в исключительно сложной геоэкологической обстановке. Фронтальный тип освоения земель сопровождается их катастрофическим ухудшением, что определяется низким уровнем экологичности применяемых агротехнологий, в том числе мелиоративных технологий, степенью их адаптации к ландшафтным структурам и уровнем комплексирования.
Объектом изучения являются сельскохозяйственные мелиорации Краснодарского края. Предметом исследования - оценка географических и экономических факторов развития мелиоративных систем, раскрытие их зональных и ландшафтно-провинциальных различий.
Цель работы состоит в комплексном изучении территориальной организации мелиоративных систем Краснодарского края и обоснование их экономико-экологической роли в продуктивности сельскохозяйственных культур.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
- определить основы теории и методики географического изучения сельскохозяйственных мелиоративных систем в условиях интенсивного развития сельского хозяйства;
- исследовать закономерности пространственного распределения мелиоративных систем Краснодарского края;
- раскрыть экономические и экологические аспекты развития мелиорации в различных типах природной среды;
- проследить временную изменчивость мелиоративных факторов в условиях аграрных реформ;
- провести комплексное ландшафтно-мелиоративное районирование изучаемой территории.
Теоретической и методологической основой послужили труды отечественных и зарубежных ученых, занимающихся вопросами развития мелиоративных систем, их территориальной организацией: А.И. Воейкова, В.В. Докучаева, А.Н. Костякова, A.M. Шульгина, Б.М. Федорова, B.C. Жикулина и др. В диссертации были использованы труды специалистов по ландшафтно-мелиора-тивным проблемам (B.C. Аношко, В.В. Михно, Б.Б. Шумакова, В.М. Володина и др.), по экологическим аспектам мелиорации (В.Г. Крючков, В.А. Николаев, С.Я. Сергин, В.Н. Тюрин, В.Н. Кирюшин и др.).
Методы исследования. В процессе работы были использованы сравнительно-географический, картографический, географо-гидрологический, экспедиционный, историко-географический методы, ландшафтный подход, а также элементы методов математической статистики.
Информационной базой диссертационного исследования явились статистические, картографические, фондовые и другие материалы краевых организаций за 1940-2003 годы. Основу статистических показателей составили данные годовых отчетов сельскохозяйственных предприятий, включающие данные инвентаризации земельного фонда, учета посевных площадей, показатели производства и себестоимости сельскохозяйственной продукции. Автор также использовал материалы ФГУП "КубаньНИИгипромзем", "НИИ Кубаньгипроводхоз", ГУП "Кубаньгеология", ФГУП "Центр агрохимической службы" Краснодарский, Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР по Краснодарскому краю, ФГУП "Кубаньмелио-водхоз", Госкомстата РФ и Краснодарского краевого комитета государственной статистики.
Научная новизна исследования заключается в следующем: - разработана и апробирована региональная методика географических исследований мелиоративных систем в условиях интенсивного земледелия;
- исследованы закономерности пространственной и временной изменчивости мелиорации на территории Краснодарского края;
- выявлены определяющие физико-географические и экономические факторы формирования мелиоративных систем на исследуемой территории;
- выполнено комплексное ландшафтно-мелиоративное районирование Северо-Западного Кавказа и Западного Предкавказья (Краснодарского края);
- обоснованы принципы и возможности развития мелиоративных систем в условиях рыночных реформ.
Практическая значимость результатов исследований определяется возможностью на основе полученных закономерностей функционирования сельскохозяйственных мелиорации оптимизировать использование земельных угодий Краснодарского края. Предложенная модель агросистемы может быть основой для разработки стратегии рационального управления природопользованием в целях сохранения естественного равновесия в природно-хозяйственных системах.
Ландшафтно-мелиоративная оценка и районирование территории Краснодарского края позволяет детализировать систему мероприятий по использованию и улучшению земельных угодий.
Выводы и предложения работы могут быть использованы в специальных учебных курсах для географических специальностей в системе высшего образования.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Концепция формирования мелиоративных систем.
2. Раскрытие роли природных и антропогенных факторов в генезисе и территориальной организации сельскохозяйственных мелиорации.
3. Оценка соответствия мелиорации экологическим и экономическим требованиям.
4. Разработка пространственной модели ландшафтно-мелиоративного районирования Краснодарского края.
5. Структурно-функциональные изменения мелиоративных систем в условиях рыночной экономики.
Внедрение. Материалы диссертации и методические указания использовались автором при разработке учебных курсов: "Мелиоративная география Краснодарского края", "Агроэкология", "Природопользование", а также привлекались при разработке курса "Экономическая география Северного Кавказа", "География сельского хозяйства" и при написании студенческих курсовых и дипломных работ. Автором опубликовано учебное пособие "География земельных мелиорации Краснодарского края" (в соавторстве). Автор принимал участие в выполнении проекта РФФИ № 00-05-96011, и региональной научно-технической программе "Экология и ресурсосбережения Кубани": х/д №199 п. 2.3.; 02-03-2.3.; г/к 271. п. 1.3; 01-02-1.3.
Апробация работы. Основные теоретические положения и практические рекомендации исследований были доложены на научно-практической конференции "Социально-экологические проблемы Кубани" - Краснодар, 1991; Северо-Кавказской региональной межвузовской конференции "Эколого-географические проблемы Северного Кавказа" - Владикавказ, 1991; Межрегиональной научно-практической конференции "Актуальные географические проблемы регионов" - Чебоксары, 2000; Межрегиональной научно-практической конференции "Экология. Медицина. Образование" -Краснодар, 2000; Международной научно-практической конференции "География и природопользование в современном мире" - Барнаул, 2001; XIV межреспубликанской научно-практической конференции "Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий" - Краснодар, 2001; VI Международной конференции "Экология и здоровье человека. Экологическое образование" — Краснодар - Криница, 2001; Международной научной конференции "Расселение, этнокультурная мозаика, геополитика и безопасность горных стран" - Ставрополь, 2001; Всероссийской научно-практической конференции "Комплексное использование водных ресурсов регионов" - Пенза, 2001; Международной научно-практической конференции "Экология и безопасность жизнедеятельности" - Пенза, 2002; Всероссийской научно-практической конференции "История и развитие идей П.П. Семенова-Тян-Шанского в современном науке и практике школьного образования" - Липецк, 2002; Международной научно-практической конференции "География и регион" - Пермь, 2002; XV Межреспубликанской научно-практической конференции "Актуальные во просы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий" - Краснодар, 2002; Всероссийской научно-практической конференции "Транзитивная экономика на постсоветском пространстве: опыт, проблемы, перспективы" - Краснодар, 2002; XVI Межреспубликанской научно-практической конференции "Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий" - Краснодар, 2003; Пятой международной конференции "Циклы" - Ставрополь, 2003; XVII Межреспубликанской научно-практической конференции "Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий" - Краснодар, 2004; Всероссийской научно-практической конференции "Окружающая среда и здоровье" - Пенза, 2004.
По теме диссертации опубликовано 18 работ, отражающих ее основные научные результаты.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографии, приложения. Основной текст изложен на 188 страницах машинописного текста и проиллюстрирован 23 рисунками и 25 таблицами. Список литературы содержит 239 наименований. Приложение включает 12 таблиц и 9 рисунков.
Мелиоративные системы как природно-антропогенные образования
Мелиорация — система научно-обоснованных организационно-хозяйственных, технических, биологических и других мероприятий, направленных на улучшение природных условий территории.
Сельскохозяйственная мелиорация преимущественно ориентирована на улучшение почвенных, гидрологических и климатических условий сельскохозяйственных угодий и включает орошение, обводнение, осушение земель, противоэрозионные меры, рассоление почв, лесофитомелиоративные, хими-зационные факторы и т.д. Сельскохозяйственная мелиорация призвана способствовать получению высоких и устойчивых урожаев, повышению плодородия почвы и рациональному использованию земельных ресурсов.
В связи с развитием экологического и системного подходов к изучению природных условий многие исследователи рассматривают мелиорации как экосистемы или геотехнические системы. Так, В.А. Ковда понимает мелиорации как способ перестройки самоуправляемой экологической системы и превращения ее в управляемую, строго контролируемую, многокомпонентную (с новыми постоянными структурными компонентами) агроэкосистему, производящую высокую продукцию необходимого человеку органического вещества [89].
Близким является определение П.Г. Шищенко, который считает, что мелиоративную систему можно определить как систему, управляющую режимом функционирования современного ландшафта, преобразованного мелиоративными средствами для выполнения социальных функций, оптимальных по эколого-экономическим критериям [228].
Сельскохозяйственную мелиорацию A.M. Шульгин рассматривает как геоэкотехническую систему. Она включает четыре основных блока (подсистемы): а) мелиоративный блок - система мелиоративных объектов и мероприятии; б) природный блок (геосистема) - природно-территориальный комплекс; в) сельскохозяйственный блок (агроблок) — система земледелия, размещения и чередования культур, мероприятий, машин и орудий; д) блок управления системой (человек и система автоматизации), планирование материально-технических, трудовых ресурсов, капиталовложений в мелиорацию [196].
Разработка оптимальных систем мелиоративного регулирования должна выполняться последовательно на основе следующих положений: теоретической модели взаимодействия растений и среды; точного описания условий среды по проявлению водного, теплового и пищевого факторов; определения показателя потребности мелиорации и максимального диапазона регулирования для конкретной территории; определения необходимых технических воздействий, классов систем и вариантов конструкции.
Разнообразие проблемы предопределило развитие трех основных направлений научного поиска: экологического, геолого-географического, геотехнического. В настоящее время накоплена научная и производственная информация, освещающая рациональные методы и технологические основы мелиорации. Важной задачей является использование этой информации на практике.
Успехи географической науки открыли новые перспективы организации управления мелиоративными системами. И.П. Герасимов [42] главную роль в обосновании мелиоративных приемов отводит ландшафтоведению. Как ландшафтоведение, так и мелиорация, должны исходить из того, что изменение водного, теплового, биопродукционного баланса территории оказывает термическое воздействие на природную среду. Обладая теоретическими моделями и эксперементальными заключениями конструктивного ландшафто-ведения, мелиоративные преобразования можно трансформировать в целенаправленное управление природной средой, повышающее продуктивность земель и улучшающее социально-экономические условия. Сказанное представляет задачу оптимизации мелиоративных систем в новом свете и служит отправным пунктом разработки ее прогрессивных методов. Возникает необходимость в оценке природной среды на предмет создания мелиоративной системы или ее отдельных звеньев, в процессе которой подбираются подходящие ландшафтные системы, к ним привязываются соответствующие технические конструкции (это преимущественно относится к водным мелиораци-ям). На основе теоретических представлений о характере взаимодействия техники и природной среды разрабатываются варианты управления. После оперативных прогнозных заключений определяются максимальные диапазоны регулирования ландшафтных систем нормированными мелиоративными воздействиями.
В середине 90-х годов теоретические и прикладные вопросы мелиорации ландшафтов всесторонне рассмотрены в работах В.Б. Михно. Главное внимание им уделено ландшафтно-экологическому обоснованию проектирования и создания мелиоративных систем, принципам и методам мелиорации природно-территориальных комплексов, анализу взаимодействия мелиоративных систем с ландшафтами, проблемам ландшафтно-экологической экспертизы проектов мелиорации [124].
Для синтеза многомерных процессов в мелиоративных системах существенное значение имеет внедрение способа структурных матриц. Он основан на представлении системы в совокупности трех элементов: "входа", "процесса" ("ядра") и "выхода", имеющих сложную структуру. Раскрывая содержание элементов, можно ответить на вопросы: из чего надо делать мелиоративную систему ("вход"), как ее надо организовать изнутри ("процесс") и что мы в результате получим ("выход").
Главное требование ландшафтной оптимизации мелиоративных систем с применением метода структурных матриц заключается в следовании правилам построения искусственных систем, способных к длительному целенаправленному существованию в заданных свойствах. Достаточно полно такие правила формулируются при рассмотрении сущности системного подхода: а) максимальное восприятие системой полезных факторов на "входе", стимулирующих выполнение поставленной цели независимо от источника (природного, социального, технического); б) максимальное число полезных "выходов", в данном случае высокая продуктивность угодий, улучшение социально-экономических условий населения, сохранение примечательных ландшафтов; в) минимальное восприятие вредных "входов", т.е. необходимость предусмотреть в конструкции будущей системы использование естественной устойчивости природных элементов к неблагоприятным воздействиям, или формирование таких свойств с помощью технических средств; д) минимум вредных "выходов" непосредственно для социально-экономического развития региона или в аспекте влияния на другие природные системы, свойства которых небезразличны для общества; е) необходимость достижения организованности в работе системы, надежности и совершенства управления наличием замкнутых контуров связи природных и технических элементов конструкции; ж) признание справедливости вышеназванных пяти посылок не только к элементам мелиоративного объекта, но и к среде из систем различных структурных уровней естественного и социального происхождения; з) стремление к формированию свойств самоорганизации, саморазвития мелиоративной системы путем размещения контролируемых устройств, реагирующих на внутренние изменения и внешние воздействия.
Разработка структуры системы методом структурных матриц производится в несколько этапов, причем на каждом последнем этапе предыдущие результаты уточняются. Таким образом, имеет место своего рода интеграционный процесс. Содержанием первого этапа является построение "внешней системы" более высокого иерархического уровня по сравнению с объектом мелиорации. Это необходимо для того, чтобы определить внешние условия существования разрабатываемой системы, т.е. исследовать весь комплекс "входов" на систему и ее "выходов". Ограничение внешней системы проистекает, прежде всего, из целевого назначения объекта оптимизации.
Эрозионно дефляционные процессы и деградация почв
Их развитие связано с незавершенностью системы противоэрозионного обустройства агроландшафта, неэффективным размещением полезащитных лесных полос, слабым внедрением почвозащитных технологий (безотвальная обработка, полосное размещение культур, увеличение доли культур сплошного сева и др.).
Таблица показывает, что из общей площади сельскохозяйственных угодий - 4,36 млн. га - 62% повреждено различными деградационными процессами. Эрозионно-аккумулятивные процессы постоянных водотоков по степени воздействия на хозяйственные объекты являются одними из наиболее значимых в горно-предгорных ландшафтах. Коэффициент расчлененности территории (отношение длины русловой сети в километрах к площади водосбора в км ) колеблется от 0,1 до 1,5 и более. Необходимо отметить, что в большинстве случаев эрозионные процессы выступают как один из основных факторов формирования обвально-оползневых участков речных террас. В зоне предгорий они образуют промоины, овраги, балки (приложение 9). В горной части развиты прямолинейные балки, ущелья и щели с глубиной вреза десяти метров с крутыми бортами (25-30), как правило, заселенными. Процессы, связанные с деятельностью временных водотоков в полосе предгорных ландшафтов, наиболее освоенных в качественном отношении, наносят существенный ущерб, разрушая пахотные земли и пастбища. В ряде горно-предгорных районов получили развитие суффозионные, карстовые и об-вально-осыпные процессы (рисунок 2).
Ущерб от водной эрозии ежегодно выражается в значительных величинах. Как показывают подсчеты, за последние 20 лет в крае смыто 575 млн. тонн почвы, с которой потеряно 29 млн. тонн гумуса [58].
При предыдущем туре почвенного обследования (1965-1979 гг.) хозяйств Южно-предгорной зоны слабосмытые почвы были выделены в Лабинском районе на площади 9,6 тыс. га. сельскохозяйственных угодий, в Отрадненском — 52,5 тыс. га, в Мостовском - 10,5 тыс. га, а среднесмытые по районам на площади 3,7 тыс. га, 17,8 тыс. га соответственно, а при последующем почвенном обследовании закартированы слабосмытые почвы в Лабинском районе на площади 39,7 тыс. га сельхозугодий, в Отрадненском -83,4 тыс. га, в Мостовском - 52,9 тыс. га, а среднесмытые по районам на площади 22,5 тыс. га и 8,6 тыс. га. Общая площадь сильносмытых почв за период с 1965 по 1991гг. значительно возросла с 7,0 тыс. га до 11,1 тыс. га в Лабинском районе, с 17,8 тыс. га до 34,0 тыс. га в Отрадненском районе, с 13,8 тыс. га до 15,0 тыс. га в Мостовском районе. Кроме того, на почвах склонов плоскостной смыв почти повсеместно идет параллельно с линейным размывом, т. е. появились размываемые и размытые почвы.
Мелиоративно-водохозяйственный комплекс края
В 20-е годы XX века было решено приступить к научно-обоснованному освоению плавневых массивов низовий Кубани с целью превращения их в высокопродуктивные сельскохозяйственные угодья. Основной сельскохозяйственной культурой, которая в этих сложных почвенных условиях смогла обеспечить высокую урожайность и оказать мелиорирующее воздействие на почву, оказался рис. Проблема освоения плавней Кубани включала две основные задачи: ограждение низовий от затопления водами реки Кубани и ее притоков и мелиорацию плавневых земель. Основу комплекса составили водохранилища, каналы и другие гидротехнические сооружения.
В довоенные годы было сооружено первое крупное водохранилище -Тщихское (1941 г). В послевоенные годы были введены в строй Петровско-Анастасиевская, Афипская, Марьяно-Чебургольская и Черноерковская оросительная системы, построены Шапсугское, Федоровское, Варнавинское и Крюковское водохранилища (Приложение ).
Однако эти сооружения еще не обеспечивали достаточно полного использования как водных ресурсов Кубани, так и рисопригодных земель в ее низовьях (использовали не более 100-110 тыс. га из 300 тыс.). Освоение этих перспективных земель было возможно лишь за счет дальнейшего повышения степени зарегулированности Кубани. В1968 г. началось строительство крупнейшего на Северном Кавказе руслового Краснодарского водохранилища, которое уже в 1972 г. начало накапливать воду для рисовых систем, а в эксплуатацию в полном объеме введено в 1975 г. Это дало возможность довести водозабор для орошения до 4 млрд. м в год. И создать в дельте р. Кубани на площади 234 тыс. га первоклассные, в инженерном отношении, рисовые оросительные системы со всей необходимой инфраструктурой.
Кроме того, водохранилище позволило покончить с угрозами прорыва дамб, обвалования в низовьях и создало полную гарантию от затопления десятков тыс. га. пастбищных и пахотных земель в низовье р. Кубани.
В результате строительства водохозяйственного комплекса коренным образом изменилась плавневая зона низовья Кубани (рисунок 5), где значительные площади плавней к настоящему времени осушены и вовлечены в рисовые севообороты.
В течение более 70 лет параллельно с освоением плавневых и заболоченных земель в крае создавался мелиоративно-водохозяйственный комплекс. К настоящему времени он включил:
- четыре крупных противопаводково-ирригационных водохранилища (Краснодарское, Шапсугское, Крюковское, Варнавинское) и ряд более мелких;
- Федоровский и еще недостроенный вододелительный Тиховский гидроузлы;
- противопаводковую систему обвалования рек протяженностью более 700 км;
- крупные коллекторы, обеспечивающие сброс вод из нескольких районов края (Афипский коллектор, Крюковский сбросной канал, Варнавинский сбросной канал, Джерелиевский главный коллектор и др.);
- концевые сбросные сооружения и 77 крупных насосных станций;
- сотни километров мелких (хозяйственного значения) дренажно сбросных каналов.
Наиболее значительные искусственные водоемы в крае - Краснодарское водохранилище и водохранилища, построенные на Закубанских реках приведены в таблице 7 [58].
Кроме того в крае имеется около 2 тыс. мелких водохранилищ и прудов. Практически все реки края (кроме рек южного и северного макросклонов Кавказского хребта) зарегулированы многочисленными гидротехническими сооружениями (ГТС), а их количество составляет около 3000 (с учетом ГТС сельскохозяйственной сети оросительных систем и плотин на малых реках [58].
Все эти сооружения обеспечивают в настоящее время как защиту огромных территорий от затопления паводковыми и грунтовыми водами, так обводнение и орошение на территории около полумиллиона гектаров.
К настоящему времени на территории, имеющей инженерную защиту от затоплений, расположены 87 населенных пунктов с населением 295 тысяч человек, при этом социально-экономическое благополучие здесь напрямую зависит от надежности защитных сооружений.
Построенные водохранилища - важнейшие элементы мелиоративно-водохозяйственной системы низовий р. Кубани (рисунок 6) в том смысле, что они выполняют на только преобладающую роль в обеспечении оросительной водой огромных территорий, но и в то же время выполняют и паводко-предупредительную функцию.
Водно-мелиоративное хозяйство в годы рыночных реформ. За последнее десятилетие, в результате экономического эксперимента, произошло глубокое обострение кризисных явлений в экономике России. Водохозяйственная и мелиоративная деятельность одной из первых испытала разрушительный удар экономических реформ. Не один раз уже в истории сельского хозяйства России рушилась или приходила в упадок мелиорация - эта важнейшая стабилизирующая опора народного хозяйства. И только повторяющиеся засухи, угроза голода и продовольственной зависимости заставляли вновь и вновь возрождать ее.
Экономические реформы 90-х гг. разрушили отлаженный механизм взаимодействия по всей разветвленной цепи технологических, экологических, экономических и других связей, оптимально сбалансированных предыдущими годами кропотливого труда ученых, специалистов, технологов, организаторов производства.
Похожие диссертации на Экономико-географические аспекты развития сельскохозяйственных систем мелиораций в разных типах ландшафтов Краснодарского края
