Содержание к диссертации
Введение
1 СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ И ЦЕЛЬ РАБОТЫ 8
1.1 Природные условия и характеристика основных ландшафтов бассейна 8
1.1.1 Климат 8
1.1.2 Геоморфологические условия 10
1.1.3 Геологические условия 11
1.1.4 Ландшафты 14
1.1.5 Гидрологические условия 15
1.1.6 Почвенный покров и почвообразующие породы 16
1.1.7 Растительность 22
1.1.8 Животныймир 24
1.1.9 Экологическая характеристика бассейна реки Кирпили 30
1.2 Цель и задачи работы 46
2 КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 49
2.1 Климатические условия в годы проведения исследований 49
2.2 Методики проведения исследований 52
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 57
3.1 Характеристика почвенного покрова бассейна реки Кирпили 57
3.1.1 Гранулометрический состав почв 57
3.1.2 Содержание органического вещества 60
3.1.3 Реакция почвенной среды 63
3.1.4 Плотность твердой фазы почвы 66
3.1.5 Содержание подвижного фосфора 68
3.1.6 Содержание обменного калия 72
3.1.7 Содержание минерального азота 77
3.1.8 Микробиологическая оценка состояния почвы 82
3.1.9 Оценка состояния почвенной фауны 85
3.1.10 Содержание тяжелых металлов 86
3.1.11 Содержание хлорорганических пестицидов 101
3.1.12 Содержание нефтепродуктов 106
3.2 Состояние воды в реке Кирпили 108
3.2.1 Жесткость, рН и ионный состав воды 108
3.2.2 Содержание взвешенных веществ 111
3.2.3 Содержание биогенных веществ, показатели ХПК и БПК5 112
3.2.4 Содержание тяжелых металлов 115
3.2.5 Содержание нефтепродуктов 118
3.2.6 Содержание фенолов и поверхностно-активных веществ (ПАВ) 119
3.2.7 Содержание хлорорганических пестицидов 121
3.2.8 Микробиологическая оценка воды 121
3.2.9 Водная фауна 123
3.3 Состояние донных отложений реки Кирпили 124
3.3.1 Гранулометрический состав 124
3.3.2 Содержание органического вещества 126
3.3.3 Реакция среды 127
3.3.4 Содержание подвижного фосфора 128
3.3.5 Содержание обменного калия 129
3.3.6 Содержание минерального азота 130
3.3.7 Микробиологическая оценка донных отложений 131
3.3.8 Оценка состояния донной фауны 132
3.3.9 Содержание тяжелых металлов 134
3.3.10 Содержание нефтепродуктов 140
3.3.11 Содержание хлорорганических пестицидов 141
3.4 Растительность 142
3.5 Разработка предложений 147
ВЫВОДЫ 154
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 157
ПРИЛОЖЕНИЯ 174
- Геологические условия
- Климатические условия в годы проведения исследований
- Гранулометрический состав почв
Введение к работе
Любая река отражает экологическое состояние окружающей территории. На качество воды в реке оказывает влияние состояние водосборных территорий. Реки представляют собой один из важнейших элементов географической среды и играют большую роль в жизни общества. Воды рек используются в различных хозяйственных целях и выполняют большое количество общеэкологических функций. С водой связаны все жизненные явления в экосистемах любой территории. Это единственный ресурс природы, который не имеет себе замены.
Объектом нашего изучения стал бассейн одной из типичных малых степных рек Краснодарского края - реки Кирпили. Длина реки составляет 202 км, площадь водосборного бассейна - 2760 км (прил. 1, рис. 1). Особенность малых рек, как самостоятельного класса водотоков, -отсутствие однозначных критериев выделения их типологических границ. Мы относим реку Кирпили к малым водотокам в связи с местным ее значением, отражением влияния местных физико-географических факторов в масштабе крупного региона.
. В нашем крае запас воды, на первый взгляд, огромный: свыше 7000 водных источников, 12 водохранилищ, около 7000 артезианских скважин и 547 рек. Природный суммарный сток поверхностных и подземных вод составляет 16,8 км в год. Однако обострение экологических проблем делает небезопасным использование многих из них в хозяйственных нуждах населения. Многие реки Кубани используются в основном как средство освобождения хозяйственных объектов от многочисленных стоков и сами подобны сточным канавам. Тем не менее, в бассейне реки Кирпили все еще развито рыбоводство, воду реки используют в целях обводнения и орошения.
Река Кирили начинается у станицы Ладожской Усть-Лабинского района, собирает свои воды с семи административных территорий и впадает в Кирпильский лиман у станицы Роговской, который через лиманы Рясный и
Ахтарский связан с Азовским морем. Река Кирпили, протекая по территории интенсивного хозяйственного использования, получает многочисленные загрязняющие вещества со своего водосборного бассейна.
В воде реки Кирпили содержатся нефтепродукты, тяжелые металлы, хлорорганические пестициды, фенолы, синтетические поверхностно-активные вещества и другие загрязнители. Значительно загрязнены и почвы водосборного бассейна реки.
Серьезные негативные воздействия на водные объекты оказывает интенсивно развивающееся сельскохозяйственное производство. С ростом строительства животноводческих комплексов на ограниченных территориях накапливаются большие объемы сточных вод, обезвреживание и утилизация которых усложняется из-за больших концентраций в них органических и биогенных веществ, в десятки раз превышающих концентрации таковых в промышленных и хозяйственно-бытовых водах городов. Особенно агрессивны сточные воды свиноводческих комплексов. Большое количество биогенных веществ (азот, фосфор и др.) поступает в поверхностные и подземные воды с возделываемых сельскохозяйственных угодий. Многие животноводческие комплексы расположены в водоохранных зонах рек.
Степные реки Кубани, сосредоточенные в основных районах сельскохозяйственного производства, из-за поступления в них с поверхностным стоком и сточными водами больших количеств загрязняющих веществ, нарушения режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и попадания органических и минеральных загрязнений, а также смыва грунта в результате водной эрозии, находятся в экологически угнетенном состоянии.
Особо негативное влияние на состояние экосистемы реки Кирпили оказало зарегулирование ее потока большим числом перегораживающих сооружений, в результате чего река превратилась в каскад прудов с нарушенной системой самоочищения от бытовых и хозяйственных стоков.
Многочисленны случаи подтопления населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий. Основными причинами чего являются: потеря степными реками функций естественного дренажа, отсутствие единой системы регулирования подпорных сооружений, ухудшение физических свойств грунта на склонах речных долин из-за применения неверно выбранных технологий обработки почвы, нерациональная хозяйственная деятельность непосредственно в руслах рек. Массовый характер приобрело выделение земель под дачи и огороды в пределах прибрежных полос малых рек. Кризисная ситуация на малых реках лишь усугубляется.
Параллельно с устройством многочисленных дамб была уничтожена береговая растительность, а берега практически распаханы до уреза воды. Все это привело к быстрому заилению и обмелению рек. Особую тревогу вызывает загрязнение рек сельскохозяйственными и иными предприятиями с малоэффективными очистными сооружениями или совсем без них. До 30 % вносимых в почву удобрений и других химикатов вымывается и попадает в реки.
Вообще, состояние малых рек Кубани перешло черту экологического кризиса, многие из них просто уже находятся в состоянии полной экологической деградации. Реки обмелели, общий объем их стока уменьшился. Прогрессируют процессы заболачивания, засоления, заиления. На заиленных реках развиваются большие площади тростниковых и рогозово-тростниковых сообществ, которые за счет транспирации в 3 раза увеличивают безвозвратные потери воды и приводят к замору рыбы.
Повсеместная распашка почвы до уреза воды, смыв чернозема, органических и минеральных удобрений, пестицидов, снегозадержание на полях, отсутствие должных лесонасаждений, строительство дамб и искусственных прудов, забор воды на орошение - вот главные причины экологической катастрофы малых рек Кубани.
В данной работе представлена комплексная оценка экологического состояния бассейна реки Кирпили. Бассейн рассматривается как
ландшафтная система с взаимосвязанными звеньями (почва, вода, донные отложения, живые организмы). Состояние одного из блоков экосистемы оказывает влияние на функционирование других. На основе полученных данных разработаны мероприятия по улучшению экологического состояния бассейна реки Кирпили.
Геологические условия
Нижнечетвертичные аллювиально-лиманные отложения (alQi) расположены в пределах нижнечетвертичной дельты и террас на глубине 15 40 м. Представлены преимущественно песками, местами с прослоями гравия.
Нижнечетвертичные эолово-делювиальные отложения (vdQi) расположены на водоразделах за пределами нижнечетвертичной дельты и залегают на глубинах 2 - 15 м. Представлены глинистыми и лессовидными суглинками. Мощность пластов не превышает 6 м.
Среднечетвертичные аллювиально-лиманные отложения (alQn) - в пределах среднечетвертичной дельты и террас рек. Залегают на глубине 5-12 м и представлены слоями глин и песков, не превышающих по суммарной мощности 10 -30 м.
Средневерхнечетвертичные эолово-делювиальные отложения (vdQn. ш) расположены на поверхности до глубины 3 - 12 м на водоразделах и на глубине 3 - 8 м под более молодыми отложениями на Приазовской дельтовой равнине. Они представлены суглинками и глинами лессовидными. В кровле распространены черноземные или лугово-черноземные почвы мощностью до
Верхнечетвертичные аллювиально-лиманные отложения (alQm) расположены в пределах верхнечетвертичной дельты на глубине 2 - 3 м. Представлены песками мелко и среднезернистыми мощностью слоя до 5 м.
Верхнечетвертичные и современные аллювиально-делювиальные отложения (adQni-iv) располагаются в пределах современных пойм рек и балок с поверхности до глубины 1 - 5 м. Представлены илами глинистыми и глинами илистыми.
Верхнечетвертичные и современные эолово-делювиальные отложения (edQni.iv) распространены в пределах верхнечетвертичной и современной дельт реки. Залегают с поверхности до глубины 3 - 6 м. Представлены суглинками и глинами лессовидными, в верхней части гумусированными.
Современные аллювиально-лиманные отложения (alQiv) распространены в пределах современной дельты реки Кирпили. Залегают с поверхности до глубины 3 - 8 м представлены глинами и суглинками, часто иловатыми.
Вблизи современных и древних ериков отложения представлены песками и супесями. Ландшафты. Равнинные степные ландшафты занимают основную часть Кубано-Приазовской низменности (за исключением дельтово-плавневой полосы Приазовья). Для равнинных степных ландшафтов в естественных условиях наиболее характерна разнотравно-злаковая растительность на обыкновенных слабогумусных, типичных слабогумусных и выщелоченных малогумусных почвах. Естественные равнинные степные ландшафты практически полностью трансформированы в агроландшафты. При этом произошли нарушения сложившихся прежде системно-энергетических связей, сопровождающиеся понижением содержания гумуса в почвах, их разрушением, загрязнением рек, озер и прудов. В агроландшафте возникла своя система взаимодействия агросистем и природных экосистем.
Долинные низменно-равнинные аккумулятивные ландшафты занимают большую часть руслового и пойменного участков бассейна реки Кирпили. Для них характерны пойменные луга и древесно-кустарниковые заросли на лугово-черноземных и луговых почвах.
Дельтово-плавневые ландшафты занимают дельту реки Кубани и лимано-плавневые участки долин степных рек. Рельеф в этих районах низменный, плоский, с множеством прибрежных морских водоемов. На этих участках господствуют лугово-болотные плавневые комплексы на торфяно-и перегнойно-глеевых и луговых заболоченных почвах. Широко распространены солончаковые и болотно-солончаковые луга. Южные и восточные части дельтово-плавневых пространств изменены хозяйственной деятельностью человека. Здесь формируются агроландшафты с рисовым и рисокормовым агроценозом.
Климатические условия в годы проведения исследований
По основным климатическим характеристикам исследуемая территория относится к зоне умеренно-континентального климата.
2004-2005 сельскохозяйственный год характеризовался преобладанием положительных аномалий температур особенно в осеннее-зимний и летний периоды, неравномерным выпадением осадков по территории края и по сезонам года, особенно в ранневесенний период и во второй половине лета.
Зима характеризовалась неустойчивой погодой, отсутствием устойчивого промерзания и устойчивого снежного покрова. Весь зимний период наблюдались положительные отклонения температуры, которые достигали +7...+9С. Максимальная температура воздуха зимой повышалась до +15...+18С. Минимальная температура снижалась до -8...-14С. Осадки в течение зимы выпадали в виде дождя, снега и мокрого снега в объемах выше нормы. Снежный покров образовывался и сходил много раз в течение зимы, максимальная высота снега достигала 32 см. Промерзание почвы было неустойчивым и небольшим (до 14 см).
Весна характеризовалась неустойчивой погодой с резкими колебаниями температур, временами до заморозков, с неравномерным распределением осадков. Последние заморозки интенсивностью до -11 С отмечались в первой декаде апреля. В марте и начале апреля временами отмечалось выпадение снега с кратковременным образованием снежного покрова и промерзанием почвы. Суховейные явления (снижение влажности до 30 % и ниже) отмечены в третьей декаде марта и в первых двух декадах апреля в течение 13 дней.
Большая часть лета года была прохладной с частыми дождями. Наиболее жаркими были третья декада июля и первая декада августа, когда температура достигала 36С. Общее же число дней с температурой свыше 30С достигало 35. Существенный недобор осадков отмечен в первой половине июля, сильные же дожди приходились на первую декаду июня и август. Средняя влажность находилась на уровне нормы (60-85 %). Число дней с суховейными явлениями за летний период очень мало и едва достигало 10.
Осенний период характеризовался умеренно теплой погодой с сильными осадками в начале и конце периода. Из шести осенних декад только в двух отмечались отрицательные отклонения температуры воздуха от нормы (на -1...-5С). Первые заморозки на поверхности почвы и в воздухе (интенсивность -1...-3С) в большинстве районов края отмечались 5-14 октября. Осадков за осенний период выпало 90 - 280 мм, ПО - 240 % от нормы. 21-25 ноября в большинстве районов края установился снежный покров высотой от 16 до 70 см.
Зима характеризовалась неустойчивой погодой, с чередованием коротких морозных и более длительных оттепельных периодов, отсутствием устойчивого промерзания почвы и устойчивого снежного покрова. Сильные морозы до -14...-19С отмечались во второй декаде декабря и в первой половине февраля. Максимальная температура воздуха зимой повышалась до +16...+21С. За зимний период (декабрь-февраль) осадки выпадали в виде дождя, снега и мокрого снега. Наиболее сильные осадки выпадали в первой декаде декабря и третьей декаде января. Сумма выпавших осадков за зиму в большинстве районов края составила 100 - 180 м. Снежный покров в течение зимы образовывался и сходил много раз. В декабре максимальная высота снега достигала 2 - 19 см, в январе - 2 - 7 см, в феврале - 2 - 11 см.
2004 - 2005 сельскохозяйственный год характеризовался преобладанием положительных аномалий температур особенно в осенне-зимний и летний периоды, неравномерным выпадением осадков по территории края и по сезонам года, особенно в ранневесенний период и во второй половине лета.
Гранулометрический состав почв
Гранулометрическим составом называют относительное содержание в почве механических элементов различного диаметра. Масса почвы всегда состоит из частиц различной величины - от нескольких микрометров до нескольких миллиметров.
При определении гранулометрического состава пойменной почвы реки Кирпили выявлено 4 почвенные разности - от суглинка легкого до глины легкой. На всем протяжении реки отмечено преобладание суглинков тяжелых передних.
Анализ полученных данных по фракционному составу почв поймы реки Кирпили проводился сравнением показателей гранулометрического состава почв верхней, средней и нижней зон бассейна реки (табл. 1).
Пойменные почвы реки Кирпили в верхней, средней и нижней зонах по гранулометрическому составу не имеют значительных различий. Преобладающими разновидностями являются крупно-пылеватая (32,7-62,5 %) и пылеватая (16,9-38,4 %). Подобное соотношение механических частиц в исследуемых почвах объясняется в основном влиянием реки и ее гидрологическими особенностями (периодические разливы, скорость течения, глубина и т.д.). Почвы водосборного бассейна, исследуемые по трансектам в верхней, средней и нижней зоне по гранулометрическому составу не имеют значительных различий (табл. 2).
Преобладающими разновидностями являются крупно-пылеватая (34,7-64,2 %) и пылеватая (12,7-35,6 %) фракции. В составе пылеватых фракций всех разновидностей отмечается повышенное содержание мелкопылеватых частиц. Однако повышенное содержание мелкопылеватых фракций не оказывает заметного отрицательного влияния на водно-физические свойства почвы.
Среднее содержание физической глины (меньше 0,01 мм) различается не значительно, только в почвах зоны верхнего течения реки (5 м от берега) среднее значение в 2 раза меньше.
Исследование гранулометрического состава почвы показало, что среднее содержание физической глины в почвах колеблется от 26,45 до 47,89 %. Однако содержание физической глины по различным зонам варьирует в более широких пределах - от 26,45 до 65,07 %.
Таким образом, гранулометрический состав исследованной почвы показал, что пойменные почвы реки Кирпили отличаются хорошей водопроницаемостью и являются весьма рыхлыми, но они в значительной степени подвержены водной и ветровой эрозии, разрушающей береговую линию. Следовательно, требуется проведение масштабных мероприятий по укреплению береговой линии. В качестве берегоукепляющих мероприятий рекомендуется рекультивация или облесение санитарной зоны кустарниками, древесными породами (акация) и обязательное залужение многолетними злаково-бобовыми смесями.
Содержание органического вещества. Гумус образуется в результате сложных биохимических процессов распада и синтеза органических веществ и взаимодействия их с жидкой, твердой и газообразной фазами почвы. Гумус оказывает многостороннее действие на почву и растения.
Во-первых, в нем содержится около 40 - 60 % фосфора почвы, 80 % серы и почти все количество азота и углерода. Как известно, эти элементы составляют основу всех живых организмов и поступают в растения в результате разложения органического вещества, в том числе гумуса.
Во-вторых, гумус является энергетическим материалом, за счет которого осуществляется жизнедеятельность микроорганизмов и грибов, способствующих образованию доступных для растений соединений.
В-третьих, вступая в контакт с минеральной (глинистой) частью почвы, органическое вещество образует сложные коллоиды, являющиеся основой создания хорошей структуры почвы.
В-четвертых, органическое вещество почвы обладает в несколько раз более высокой, чем минеральные коллоиды, способностью поглощать вещества. Поэтому чем больше почва содержит гумуса, тем она лучше предотвращает потери ценных элементов питания. Такой почвой лучше поглощаются и вредные для растений, животных и человека вещества -тяжелые металлы, радиоактивные элементы, а также остатки ядохимикатов и гербицидов. В пойменной почве реки содержание органического вещества варьирует в пределах от 0,56 до 8,18 % и среднем содержании 3,81 % (табл. 3). Данные почвы в своем большинстве относятся к слабогумусным и малогумусным.
Похожие диссертации на Оценка экологического состояния бассейна реки Кирпили и предложения по улучшению его функционирования
