Содержание к диссертации
Введение
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1. Экологические проблемы биосферы 9
1.2. Экологические проблемы организации территории в Российской Федерации 18
1.3. Экологические проблемы при использовании территории Ставропольского края 27
1.4. Заключение 30
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ РАЙОНА 33
3. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И СОСТОЯНИЕ АГРОЛАНДШАФТОВ РАЙОНА 37
3.1. Состояние почв Северного Кавказа на современном этапе 37
3.2. Почвенно-климатические условия 43
3.3. Состояние агроландшафтов района и основной комплекс мероприятий по повышению их устойчивости 60
4. ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ О СОСТОЯНИИ ДЕГРАДИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ РАЙОНА 77
4.1. Основные причины деградации почв района 77
4.2. Общие итоги обследования деградированных земель района... 80
4.3. Итоги обследования деградированных земель по хозяйствам района 83
4.4. Основные рекомендуемые мероприятия по улучшению деградированных земель 94
ВЫВОДЫ 100
- Экологические проблемы организации территории в Российской Федерации
- Состояние почв Северного Кавказа на современном этапе
- Основные причины деградации почв района
Введение к работе
Актуальность темы. Активное освоение природных ресурсов степных ландшафтов, связанное с интенсивной хозяйственной деятельностью человека, вызвало развитие целого комплекса негативных процессов, обострив ситуацию с деградацией земель, доходящей в ряде случаев до масштабов, граничащих с катастрофой. Опасное развитие негативных изменений в агроэкосистемах региона выявлено в результате почвенных и геоботанических обследований, систематически проводимых в крае на протяжении последних 50 лет. Значительная степень освоенности (распаханности) территории в сочетании с природными факторами привели к деградации почвенного и растительного покрова на большой площади.
Территория Ставропольского края отличается большим разнообразием природно-климатических условий, поэтому для этого региона характерно проявление самых разнообразных процессов природного характера, которые в сочетании с техногенными нагрузками вызывают существенные изменения в состоянии земельного фонда. За последние десятилетия в значительной степени снизились запасы гумуса и основных элементов питания растений. Так, по данным обследования 1981-1985 гг. площадь сельхозугодий с низким содержанием гумуса составляла 71%, а сейчас площадь таких земель возросла до 92%. Следовательно, в крае складывается отрицательный баланс гумуса и его ежегодный дефицит составляет 247 тыс. тонн, или 57 кг на каждом гектаре. Увеличилась площадь засоленных земель с 770 тыс. га в 1990 г. до 1370 тыс. га к 1999 г., а площадь солонцеватых земель, солонцов и их комплексов возросла, соответственно с 740 тыс. га до 857 тыс. га. Повсеместно отмечается подъем уровня грунтовых вод, подтоплены не только орошаемые земли, но и более 1 млн. га прилегающих к ним нео- решаемых земель, и, в том числе, около 100 населенных пунктов, из них 16 городов.
Процесс формирования техногенных водоносных горизонтов на территории края еще далек от завершения и в настоящее время наблюдается устойчивый подъем уровня грунтовых вод. Процесс подтопления носит неравномерный характер. Наиболее подвержены этому бедствию Новоалександровский, Красногвардейский, Ипатовский, Апанасенковский, Изобильненский, Труновский, Левокумский, Нефтекумский, Андроповский районы, так как на их территории идет сток грунтовых и поверхностных вод, формирующихся в пределах всего Ставропольского плато.
Существенный урон земельному фонду края наносят эрозионные процессы. Водной и ветровой эрозией в той или иной степени охвачена практически вся территория края. Более 30% площади сельхозугодий уже эродированы в сильной и средней степени. Особенно сложная ситуация складывается в восточной зоне края, где процессы опустынивания приобретают все более устойчивый и необратимый характер. Площадь сильно сбитых пастбищ превысила 600 тыс. га, а средне сбитых составила 500 тыс. га.
В последние годы в Ставропольском крае, ввиду отсутствия необходимых средств, наметилась тенденция снижения производственного потенциала всех отраслей агропромышленного комплекса, ухудшилось состояние племенного животноводства и семеноводства, нарушилась ранее сложившаяся система ведения сельского хозяйства, снизились объемы внесения органических и минеральных удобрений. Современное реформирование сельскохозяйственных предприятий, совершенствование земельных отношений в условиях ограниченных возможностей государства в финансовой поддержке агропромышленного производства, должно проходить на фоне использования прогрессивных ресурсосберегающих технологий и форм производства, эффективного использования трудовых, материальных, энергетических ресурсов, биопотенциала. Для предотвращения деградации плодородного слоя почвы постепенно должны восстанавливаться системы применения минеральных и органических удобрений, применяться в достаточном объеме необходимые противоэрозионные агролесомелиоративные мероприятия. Кроме того, постепенный перевод земледелия на агроландшафтную основу позволит обеспечить более высокую продуктивность сельскохозяйственных угодий и экологическую безопасность.
Труновский район, где проводились исследования, расположен в северо-западной части Ставропольского края. На период проведения работ (1998-2002 гг.) земельный фонд Труновского района составил 168576 га, из них земли сельскохозяйственного назначения 150084 га, где основными землепользователями на территории осуществляют свою хозяйственную деятельность 11 крупных сельскохозяйственных предприятий, сельские администрации, крестьянско-фермерские хозяйства и другие предприятия и организации.
Цель и задачи проведения исследований. Целью настоящей работы является оценка состояния земельных ресурсов Труновского района Ставропольского края и разработка основных элементов рационального природопользования на основе комплексного осуществления всех охранных мероприятий, что позволит сохранить окружающую среду, в первую очередь земельные ресурсы. Данная работа включает разработку мероприятий в пределах границ Труновского района Ставропольского края: - анализ, качественная оценка состояния и изменения, произошедшие с земельными ресурсами за последние 10 лет; - разработка режима использования сельскохозяйственных угодий на эколого-ландшафтной основе; провести детальное полевое обследование участков подверженных процессам деградации, а так же участков в наибольшей степени предрасположенных к проявлению процессов деградации, с определением степени деградации земель; вычислить площади деградированных земель, определить степень деградации и дать им характеристику; по результатам проведенного обследования деградированных земель разработать мероприятия по восстановлению деградированных земель.
Научная новизна. Впервые для Труновского района Ставропольского края на эколого-ландшафтной основе изучено состояние почв, водных источников и разработана модель использования региона с учетом изменений, происшедших за последние 10 лет.
Практическая значимость проведенной работы заключается в разумном сочетании использования окружающей среды Труновского района Ставропольского края на современном этапе, с одновременным повышением роли региона в жизни страны.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и рекомендованы в печать на научных конференциях ФГОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет в 1998-2003 гг., на Международных конференциях «Деградация почвенного покрова и проблемы агроландшафтного земледелия» в г. Ставрополе 2001-2002 гг., на Международной конференции "Повестка дня на XXI век: Программа действий - экологическая безопасность и устойчивое развитие" в г. Ставрополе 2002 г.
По материалам диссертации опубликовано 4 научных статьи.
Структура работы. Диссертационная работа изложена на 153 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов и предложений производству, библиографического списка из 179 наимено- ваний, в том числе 20 иностранных авторов. Работа включает 3 рисунка, 29 таблиц, в том числе 7 в приложении.
Диссертационная работа выполнена в 1998-2003 гг. при личном участии автора в разработке программы, закладке опытов и учетов, обработке экспериментальных данных и их интерпретации.
Автор выражает благодарность, за помощь, оказанную в выполнении настоящей работы научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук, профессору, Клюшину П.В., а также коллективу кафедры мелиорации и орошаемого земледелия.
Экологические проблемы организации территории в Российской Федерации
Земельный фонд Российской Федерации составляет 1709,8 млн. га. С запада на восток Россия протянулась на 10 тыс. км, с севера на юг на 3-4 тыс. км. На ее пространствах имеются все природно-климатические зоны, кроме тропиков, включающие большое разнообразие ландшафтов и экологических систем. На территории России расположено более 24 тыс. предприятий, загрязняющих окружающую среду. Причем значительная доля этих предприятий не укладывается в установленные предельно допустимые нормативы выбросов вредных веществ, а зачастую эти нормативы просто игнорируются. Из всех предприятий России, выбрасывающих вредные вещества в атмосферу и водоемы, 33% выбросов дают предприятия металлургии, 29% - энергетические объекты, 7% - химические, 8%о - угольной промышленности. Более половины выбросов приходится на транспорт [Труды II Международного симпозиума, 1982; Виженский В., Петрухин В., 1990; Рябов Е., 1996а, 19966, 1996в, 1996г, 1996д; Алакоз В., Кисилев В., Шмелев Г., 1999]
Земли сельскохозяйственных предприятий, организаций и граждан РФ занимают 662,2 млн. га или 38,7% земельного фонда Российской федерации, земли, находящиеся в ведении городских, поселковых и сельских администраций - 38,6 млн. га (2,3%), промышленности, транспорта и иного несельскохозяйственного назначения -18,3 млн. га (1,1%), природоохранного, заповедного, оздоровительного назначения - 32,5 млн. га (1,9%), лесохозяй-ственных предприятий - 828,4 млн. га (48,4%), водного фонда - 19,4 млн. га (1,1%) и земли запаса- 110,4 млн. га (6,5%) [Комов Н., 1999].
Особое место среди почв занимают пахотные угодья, т. е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно сокращается. В РФ за последние 30 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 12,9 млн. га, из них пашни - на 2,3 млн. га лугов - на 10,6 млн. га. Основные причины: ветровая и водная эрозия почв, наступление городов и поселков на лучшие пахотные земли, истощение биопотенциала почв за счет поливного земледелия. Опасные размеры приобрели процессы заболачивания, зарастания угодий кустарником и мелколесьем. В России таких земель около 13%. В Российской Федерации имеется 1 231,1 тыс. га нарушенных земель. Восстановление их практически не проводится. Много нарушенных земель получено в результате добычи полезных ископаемых, при строительстве дорожных магистралей, речных плотин. В срочной рекультивации нуждаются 1,5 млн. га земель [Израэль Ю., 1984; Романенко Т., Комов Н., Тютюнников А., 1996; Варламов А., 1999; Волков С, Бугаевская В., 1999; Кирюшин В., 2000; Хоу Цзиньлинь, 2000; Воронина К., Воронин А., 2001; Larson W., 1980; Lindstrom М. Et al., 1981]. Сельскохозяйственные земли России по большей части являются склоновыми. В том числе удельный вес склонов с крутизной от 2 до 5 в об щей площади сельскохозяйственных угодий составляет 20,7 процентов, в общей площади пашни - 18,7, с крутизной от 5 до 10 - 6,8 и 2,3 и свыше 10 - 3,0 и 0,1 соответственно. Однако в последние двадцать лет наблюдается снижение крутизны склонов сельскохозяйственных угодий, в том числе и пашни. Это можно объяснить выводом из использования эродированных зе мель, расположенных на очень крутых склонах. Агропроизводственные ус ловия склоновых земель существенно отличаются от равнинных по разнооб разию климатических факторов, пестроте почвенного покрова, интенсивно сти стока вод, условиям работы сельскохозяйственной техники. Долгие годы во многих регионах этот момент не учитывался в земледелии - на склоновых землях применялись технологии, разработанные для равнинных территорий. Щ Этим и вызвано развитие эрозии почв в широких масштабах [Конокотин Н., Шагина Е., 2001; Лисунов В., 2001; California. ..,1981]. По природно-климатическим условиям земельные ресурсы России значительно ограничены для ведения земледелия (энергетический коэффици ент -0,19 га/чел., пашнеобеспеченность - 0,17 га/чел.). По этой ресурсной обеспеченности Россия оказывается на седьмом месте после Австралии, Ар гентины, США, Бразилии, Канады и Испании. В целом, в сельскохозяйст венном обороте используется около 1 млрд. гектаров или почти две трети зе мельного фонда России. Произошло сокращение площадей сельскохозяйст венных угодий с 1990 г. по 1997 г. на 31,4 млн. га, в том числе пашни - на 12,9 млн. га. Это составило 14,8% и 9,8% от площади этих угодий (в 1990 г. их было 212,2 млн. га и 131,1 млн. га) [Кильдюшкин В., Трегубов П., 1986; Варламов А., 1999; Волков С, Бугаевская., 1999; Комов Н., 1999; Носов С, Матасова Н., Мороз А., 1999]. На больших площадях снижается продуктивность почв из-за уменьшения содержания гумуса. Запасы гумуса за последние 20 лет сократились в РФ на 25-30%, а ежегодные потери составляют 81,4 млн. т. Происходит не сбалансированный вынос элементов питания, повышение кислотности почв на фоне отрицательного баланса кальция, разрушается структура почв, усиливаются процессы уплотнения, засоления и переувлажнения почв. По данным РосНИИземпроекта, почвы пашни ежегодно теряют гумуса 0,62 т/га, а в целом по Российской Федерации - 81,4 млн. т. Таким образом, в почвах, находящихся в обработке постепенно формируется дефицит гумуса из-за отсутствия пополнения почвы элементами питания за счет удобрений. Сбалансированность по содержанию гумуса в почвах достигается в только тех случаях, когда расход его полностью компенсируется внесением органических удобрений и посевом многолетних трав [Ангелов Е., 1998; Комов Н., 1999; Ефремова Л., 2001; Кулешов Л., 2001а, б; Подколзин А., 2001].
Состояние почв Северного Кавказа на современном этапе
Основным типом почв на Северном Кавказе являются черноземы теплые и умеренно-теплые южно- и восточно-европейской фации. Площадь черноземов, занятая сельскохозяйственными угодьями, составляет 46,2% от площади общей территории, пашни - 63,4% (табл. 3.1).
Таблица 3.1 Черноземы представлены в основном четырьмя подтипами: выщелоченными, типичными, обыкновенными и южными. Среди подтипов черноземов наибольшую часть занимают обыкновенные, сформировавшиеся под влиянием мощно развитой разнотравно-типчаково-ковыльной растительности в условиях неустойчиво влажного и отчасти засушливого климата. Черноземы типичные и выщелоченные образовались в условиях умеренно-влажного и влажного климата под воздействием лугово-степной и кустарниковой растительности, распространение получили в южной части региона. Черноземы обыкновенные расположены в основном севернее типичных и выщелоченных. Подтип черноземов южных преобладает на севере, в центре и северо-востоке региона, располагаясь неширокой полосой между черноземами обыкновенными и темно-каштановыми почвами, или выступая среди них небольшими участками.
Исследования гумусного состояния черноземов Северного Кавказа в основном проводились в районах расположения теплой южно-европейской фации, меньше - умеренно-теплой восточно-европейской. Практически отсутствуют сведения о составе гумуса почв. И, самое главное, все эти материалы не обобщены в целом по Северному Кавказу, что обусловило необходимость такого обобщения, проведения исследований по недостающим или малопроработанным данным, систематизации и осмысления их в экологическом понимании. Формирование определялось сложным комплексом ес-тественноисторических условий, среди которых главнейшим являлась мощная разнотравно-злаковая и типчаково-ковыльная растительность с глубоко проникающей корневой системой, остатки которой гумифицировались длительное время в обстановке теплого и умеренного климата.
На основании собственных и обобщенных материалов установлено, что наибольшей мощностью гумусового горизонта обладают черноземы южно-европейской фации - выщелоченные, у которых она достигает 180 см. Несколько меньше мощность А+В у черноземов типичных, еще меньше - черноземов обыкновенных и южных. Самая низкая она у южных восточно-европейской фации - 55-70 см (табл. 3.2).
Процент типичных значений гумуса среди каждого подтипа изменяется в небольших пределах. Несколько большее содержание органического вещества характерно для черноземов типичных. По среднему содержанию гумуса и колебаниям границ типичных значений черноземы типичные относятся к виду малогумусных. Слабогумусные варианты этих черноземов встречаются редко и фиксируются минимальными значениями, лежащими за пределами границ типичности. Обширная зона черноземов обыкновенных и выщелочных южно-европейской фации менее однородна по интенсивности гумусонакопления. Черноземы южные южно- и восточноевропейской фации в основной массе - слабогумусные, чем в значительной степени отличаются от других почв региона. Коэффициент вариации 10-28%.
Данные содержания гумуса по отдельным почвенным разрезам Северного Кавказа согласуются с типичными значениями в Труновском районе, указывают при этом на их провинциальные особенности, отличающие их от черноземов Русской равнины, - относительно низкое процентное содержание гумуса, глубокое распространение и постепенное уменьшение его по генетическим горизонтам. В наиболее распространенных черноземах обыкновенных содержание гумуса в этом горизонте рассматриваемых разрезов больше, но за пределы малогумусных оно не выходит. В черноземах обыкновенных Ставропольского края, в том числе Труновского района за период с 1965 по 1991 гг. содержание гумуса практически не изменилось, соответственно его было 5,3 и 5,2%. Убыль запасов гумуса в черноземах выщелоченном, типичном, обыкновенном Ставропольского края колебалась в пределах-19-24%.
Параллельно изменению общего содержания гумуса изменялся в определенной степени и его фракционно-групповой состав. В почвах пашни Ставропольского края по сравнению с целинными участками содержание общего углерода в пахотном слое черноземов обыкновенных уменьшилось на 20%), еще больше - в типичных - на 24%. Это произошло за счет снижения нерастворимого остатка в черноземах обыкновенных на 26, в типичных - на 43%). Содержание группы гуминовых кислот практически не изменилось, хотя вторая фракция снизилась в черноземах обыкновенных на 12,5, типичных - на 7%. Относительные величины этих фракций в черноземах обыкновенных на пашне повысились, типичных - снизились.
Группа фульвокислот в черноземах типичных возросла на 27%о, в обыкновенных осталась на прежнем уровне, хотя доля его в составе гумуса увеличилась. В результате такого изменения качественного состава гумуса отношение Сгк к Сфк в черноземах обыкновенных сузилось от 3,3 до 3,0, но тип гумуса остался гуматным. В черноземах типичных это отношение от 2,5 упало до 1,8. Тип гумуса становится ярко выраженного фульватно-гуматного типа.
В черноземах пашни параллельно снижению запасов гумуса изменяется энергия, аккумулированная в нем. Черноземы обыкновенные Труновского района Ставропольского края при сельскохозяйственном использовании, в результате недостаточного поступления свежего органического вещества, повышенной минерализации почвенной органики и других антропогенных факторов, содержали энергии на 24% меньше, чем на целине, черноземы типичные - на 29%.
Основные причины деградации почв района
В связи с тем, что Северный Кавказ и в том числе Ставропольский край в 60-е гг. XX в. вошли в новый научный этап развития интенсивного земледелия и животноводства, связанный с накопленным опытом ведения сельского хозяйства агрономических наук, это выразилось в смене монокультурного ведения земледелия и кроме зерновых, в севооборот начинают вовлекаться кормовые травы, клубнеплоды, корнеплоды и другие культуры, где наряду с соотношением между хозяйственными угодьями (пашня, пастбища, сенокосы и т. д.), научно обосновывались соотношения между различными группами возделываемых культур в севообороте. Во-вторых, увеличивалась сумма агротехнических и организационно-хозяйственных и экономических мероприятий, а сами мероприятия и средства их осуществления - совершенствовались. Примитивные и экстенсивные системы земледелия заменились более совершенными и интенсивными, трех- и четырехпольные севообороты - более сложными и многопольными. Конечным результатом стало увеличение объема сельскохозяйственной продукции. В эти годы намечаются изменения структуры распаханных площадей, что связано с сокращением посевов многолетних трав и увеличением пашни под пропашные культуры (в первую очередь кукурузы). Рост посевов кукурузы были доведены до 1 млн. га, а территория ее распространения продвинулась даже в ногайскую степь.
С расширением площадей под пашню, в крае активизируется развитие ветровой и водной эрозий (особенно в степных и полупустынных ландшафтах). В 1948 г. ими было повреждено 120 тыс. га пашни, в 1949 г. - 55 тыс. га., с 1951 по 1955 гг. - 215 тыс. га, в 1957 г. - более 300 тыс. га, к 1960 г. - 375 тыс. га. Только за 12 лет (1948-1960 гг.) восемь раз повторялись пыльные бури, наряду с ними постоянно проявлялась водная эрозия. Эрозия почв разрушала плодородный верхний слой почвы и опосредовано приводила к образованию солонцов к солончаков. Потоки воды, растворяя соли на водоразделах, сносили их в пониженные элементы рельефа, блюдца, западины, где и образовывались солонцеватые почвы различной степени засоленности. Помимо этого, смыв и выдувание верхнего слоя почвы, способствовали обнажению майкопских засоленных глин, что привело к расширению площадей солонцеватых почв.
Росла на Ставрополье общая площадь орошаемых земель. В 60-е годы она составила 156,6 тыс. га, из которых 151,1 тыс. га использовалось непосредственно в сельскохозяйственном производстве, а в дальнейшем в 1970 г. - 190 тыс. га, в 1980 гг. - 330,8 тыс. га. Одновременно с ростом крупных гидротехнических сооружений назревала и обострялась одна из важнейших проблем -подтопление и засоление почв. Развитие этих процессов в Право-Егорлыкской системе (на черноземах обыкновенных степных ландшафтов, значительная часть которых проходит по территории Труновского района) начало сказываться уже через несколько лет после пуска воды на орошаемой пашне в 50-70%. В результате интенсивного полива уровень грунтовых вод с 10-20 м поднялся до 1-2 м. Отрицательное воздействие оказало орошения на аллювиальные почвы пойменных ландшафтов, в районах с низким естественным дренированием, в которых через 5-7 лет после эксплуатации происходило усиление засоления почв и потеря их плодородия (табл. 4.1).
В целом, строительство каналов в земляном русле создало условия для больших потерь воды и ее инфильтрации, результатом этих явлений стало возникновение мочарных ландшафтов. Во флоре степных и полупустынных ландшафтов происходило увеличение влаголюбивых видов (куриного проса, свинороя, конского щавеля, амброзии полынолистной и других). На бортах каналов и заболоченных участков здесь быстро распространились тростник, рогоз, осоки. Гидростроительство оказало положительное влияние на фауну полупустынных околоводных, водоплавающих и других видов птиц.
Интенсификация сельского хозяйства без учета потенциальной опасности дефляции вызывала обширное распространение пыльных бурь, собенно 1969-1971 гг. С ростом применения сельскохозяйственной техники (в среднем в два раза) и увеличения количества механизированных операций произошло нарушение агрофизических свойств почв (усиление минерализации гумусовых веществ, снижение уровня органического вещества и т. п.), снижавших ее потенциальную сопротивляемость процессам эрозии и дефляции, особенно в су-хостепной и полупустынной зоне (на черноземных и каштановых почвах). Обследование земель после действия пыльных бурь показало, что эффект катаст-рофизма ярко проявился на черноземных почвах Труновского района Ставропольского края.
