Содержание к диссертации
Введение
Теоретические основы эколого-географической оценки благоприятности земель для аграрного освоения 10
1.1. Сущность понятия эколого-географическая оценка земель 10
1.2. Геосистемный подход к рациональному использованию земельных ресурсов при комплексном освоении территории 21
1.3. Принципы эколого-географической оценки земельных ресурсов 26
1.4. Геоинформационные технологии: сущность и возможность их применения при эколого-географической оценке земельных ресурсов 31
Методические основы эколого-географической оценки благоприятности земель для аграрного освоения 36
2.1. Основные методические положения эколого-географической оценки земельных ресурсов 36
2.2. Методы обработки пространственной информации с помощью ГИС и их использование при выполнении оценочных работ 41
2.3. Квалиметрический анализ — основа эколого- географической оценки благоприятности земель для аграрного освоения 52
2.4. Физико-географические и геоэкологические условия, определяющие благоприятность земель северо- западной части Нечерноземной зоны России для аграрного освоения и показатели их характеризующие 59
2.5. Методические подходы к определению значений показателей, характеризующих факторы и процессы, влияющие на благоприятность земель северо-западной части Нечерноземной зоны России для аграрного освоения 74
2.6. Методика эколого-географической оценки благоприятности земель северо-западной части Нечерноземной зоны России для аграрного освоения 89
III. Апробация разработанной методики на примере эколого-географической оценки благоприятности земельных ресурсов природно-хозяйственной системы бассейна р. оять для аграрного освоения ... 100
3.1. Физико-географическая характеристика природно-хозяйственной системы бассейна р. Оять и особенности ее аграрного освоения . 100
3.2. Последовательность создания геоинформационной системы «Эколого- географическая оценка территории бассейна р. Оять для аграрного освоения» и работас ней 116
3.3. Анализ результатов определения благоприятности земель природно-хозяйственной системы бассейна р. Оять для производства растительной сельскохозяйственной продукции... 128
Заключение 140
Список литературы 142
Приложения 160
- Геосистемный подход к рациональному использованию земельных ресурсов при комплексном освоении территории
- Методы обработки пространственной информации с помощью ГИС и их использование при выполнении оценочных работ
- Методические подходы к определению значений показателей, характеризующих факторы и процессы, влияющие на благоприятность земель северо-западной части Нечерноземной зоны России для аграрного освоения
- Физико-географическая характеристика природно-хозяйственной системы бассейна р. Оять и особенности ее аграрного освоения
Введение к работе
Территориальная организация общества во многом обусловлена количеством и качеством имеющихся земельных ресурсов. Земля является важнейшей частью окружающей природной среды. Она характеризуется пространством, рельефом, климатом, почвенным покровом, растительностью, недрами, водами и служит" главным средством производства в сельском и лесном хозяйстве, а также пространственным базисом для размещения предприятий и организаций всех отраслей народного хозяйства (ГОСТ 26640-85). К отличительным особенностям земли как средству производства относятся ее пространственная ограниченность, постоянство местонахождения и незаменимость. По данным государственного земельного учета земельный фонд Российской Федерации на 1 января 2000 года составил 1709,8 млн. га. среди земельных угодий 62,0% занимают леса и кустарники, причем около 80% их общей площади сосредоточено в Сибири и на Дальнем Востоке. Площадь земель сельскохозяйственного назначения, составляет 25,8%, из которых лишь 13% используется под сельскохозяйственные угодья. При этом распаханность сельскохозяйственных угодий не превышает 8%. Под промышленными объектами и сооружениями, транспортом и т.д. находится около 1,0% территории страны. Под водными объектами расположено 1,6% общей площади России. Населенные пункты занимают 1,1%, земли особоохраняемых территорий - 1,8%, а земли запаса - 6,7% [109].
В период с 1991 по 1997 годы в России была ликвидирована государственная монополия на землю. К 2000 году в собственности граждан России находилось уже 8,2 млн. га. земли. Однако проведение мероприятий по социально-экономическим преобразованиям в земельных отношениях не обеспечило эффективность использования земель. Во
время земельной реформы возросли потери ценных земельных угодий, продолжилось истощение почв, снизилась их устойчивость к антропогенным воздействиям, все это представляет реальную угрозу национальной безопасности нашей страны. В этих условиях большое значение имеет разработка научно-методических основ оценки земельных ресурсов с точки зрения их благоприятности для различных видов функционального использования. Результаты такой оценки будут способствовать обеспечению всестороннего учета природных возможностей ландшафтов при их антропогенном освоении и упорядочении пространственной структуры. Информационной базой оценки должен являться государственный мониторинг земель, который призван обеспечивать органы государственного и муниципального управления земельными ресурсами и землеустройством всесторонней информацией об использовании, охране и качественном состоянии земель [10, 123, 128, 180].
Наибольшее беспокойство из земельных ресурсов, особенно в Нечерноземной зоне России, вызывает состояние земель сельскохозяйственного назначения, плодородие которых катастрофически снизилось. В настоящее время почти 33% сельскохозяйственных земель России имеют кислые почвы, 26,4% пашни характеризуются низким содержанием фосфора, а 10,3% калия [109].
Обширная территория нашей страны создает ошибочное представление о неисчерпаемости сельскохозяйственных земель. Фактически же земельные ресурсы России крайне ограничены для сельскохозяйственного использования, это обусловлено природно-климатическими особенностями территории, негативным антропогенным воздействием и нерациональным использованием земель. Вопросам оценки состояния и территориальной организации, существующих природно-аграрных систем посвящено множество отечественных и
зарубежных работ, отметим лишь некоторые из них: [31, 32, 35, 43, 50, 58, 93, 96, 97, 98, 101, 118, 123, 155, 156, 157, 160, 161, 162, 163, 168, 169, 176, 177] и др. Однако, научно-методические основы оценки земель как сельскохозяйственного, так и не сельскохозяйственного назначения, с точки зрения их благоприятности для аграрного освоения, разработаны еще не достаточно. В результате этого, земли имеющие высокое плодородие и устойчивость к производству сельскохозяйственной продукции часто используются под застройку, промышленное освоение и другие виды природопользования.
Цель и задачи исследования. Разработка методики эколого-географической оценки благоприятности земель северо-запада нечерноземной зоны России для аграрного освоения.
Для реализации поставленной цели были решены следующие задачи:
Сформулирован и обоснован понятийный аппарат, необходимый для проведения исследований.
Разработаны принципы эколого-географической оценки благоприятности земель для аграрного освоения.
Определены физико-географические факторы, влияющие на благоприятность земель северо-западной части нечерноземной зоны России для аграрного освоения.
Выявлены негативные геоэкологические процессы, возникающие при аграрном освоении территории в северо-западной части нечерноземной зоны России, и определены факторы их формирующие.
Выбраны модели для оценки выявленных негативных геоэкологических процессов.
Разработана методика оценки устойчивости ландшафта к упрощению структуры растительного покрова.
Создана и реализована в среде ГИС методика эколого-географической оценки благоприятности земель для аграрного освоения.
Выполнена апробация созданной методики на примере оценки благоприятности земель природно-хозяйственной системы бассейна реки Оять (северо-восток Ленинградской области) для аграрного освоения.
Объект исследования. В качестве объекта исследования выступает природно-хозяйственная система «речной бассейн» — сложное интегральное образование, состоящее из тесно взаимосвязанных и взаимообусловленных природных и природно-антропогенных геосистем, функционирующих в пределах речного бассейна как единое целое [17, 62, 125, 126, 147].
Предмет исследования. Предметом исследования является эколого-географическая оценка земельных ресурсов ландшафтов в пределах природно-хозяйственной системы «речной бассейн», с точки зрения благоприятности их использования под сельскохозяйственное освоение.
Научная новизна. В ходе диссертационного исследования впервые:
разработаны принципы эколого-географической оценки благоприятности земель для аграрного освоения;
выявлены негативные геоэкологические процессы, возникающие при аграрном освоении территории в северо-западной части нечерноземной зоны России;
разработана методика оценки устойчивости ландшафта к упрощению структуры растительного покрова;
создана методика эколого-географической оценки земельных ресурсов ландшафтов, для определения благоприятности их использования под сельскохозяйственное освоение;
выполнена многокритериальная оценка благоприятности земельных ресурсов для аграрного освоения.
Обоснованность и достоверность исследования. Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертационном исследовании, обеспечивается использованием апробированной методологии и применением современных методов исследования природных объектов, а также практическим опытом по оценке состояния и проектированию природно-технических систем.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
принципы эколого-географической оценки благоприятности земель для аграрного освоения;
анализ негативных геоэкологических процессов, возникающих при аграрном освоении территории в северо-западной части нечерноземной зоны России и факторы их обуславливающие;
методика оценки устойчивости ландшафта к упрощению структуры растительного покрова;
методика эколого-географической оценки земельных ресурсов ландшафтов, для определения благоприятности их использования под сельскохозяйственное освоение реализованная в среде ГИС;
результаты апробации созданной методики на примере оценки благоприятности земель природно-хозяйственной системы бассейна реки Оять (северо-восток Ленинградской области) для аграрного освоения.
Практическая значимость и внедрение. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы для эколого-географической оценки благоприятности земельных ресурсов под сельскохозяйственное освоение. Они являются составной частью научно-методического обеспечения для формирования на бассейново-ландшафтной основе экономически эффективных и экологически безопасных природно-хозяйственных систем. Разработанная методика внедрена в практику, что подтверждено актом о внедрении, полученном от «Пермского кадастрового центра»
v Апробация результатов работы. Результаты выполненных
исследований были представлены на пятой и шестой научно-практических конференциях «Социально-экономическое развитие и экологическая безопасность регионов России» (СПб, 2002, 2003), на международном симпозиуме «Межрегиональные проблемы экологической безопасности» (Сумы, Украина, 2003), на VI Международной специализированной конференции и выставке «Акватерра» (СПБ, 2003), на VII Международных научных чтениях "Белые ночи - 2003" (СПб, 2003). Методологические и методические аспекты решаемой проблемы докладывались и получили одобрение на научных семинарах факультета географии и геоэкологии СПбГУ и инженерно-строительного факультета СПбГПУ.
уф Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 статей, ее
основные положения включены в монографию.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 180 наименований. Общий объем диссертации 169 страниц машинописного текста, 65 рисунков, 20 таблиц.
%
Геосистемный подход к рациональному использованию земельных ресурсов при комплексном освоении территории
В основе рационального использования земельных ресурсов лежит геосистемная концепция, суть которой сводится к тому, что изучаемая территория рассматривается как совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных геосистем различных иерархических уровней. При этом под геосистемой понимается часть географической оболочки, элементы которой тесно взаимосвязаны и образуют определенную целостность, единство [133]. В геосистеме в отличие от экосистемы биотические и абиотические компоненты равноправны между собой, а при исследовании геосистем основное внимание уделяется пространственным закономерностям [59]. Население и хозяйство являются важнейшими компонентами геосистем, ибо на современном этапе развития общества, почти вся географическая оболочка вовлечена в хозяйственную деятельность, а не вовлеченные территории оказываются под влиянием интенсивной антропогенной нагрузки [37, 48, 112, 114, 116, 129, 137, 158]. Поэтому подавляющее большинство геосистем по своему генезису и характеру являются природно-антропогенными системами [59, 92], которые в нашем случае будем рассматривать как природно-хозяйственные системы (ПХС), подчеркивая тем самым, что антропогенное воздействие на природную среду обуславливается наличием хозяйственной деятельности. Геосистемам присущи такие свойства как взаимозаменяемость, взаимообусловленность, определенная функциональная и территориальная целостность, динамичность, устойчивость [59, 133].
Анализ работ, посвященных проблематике применения геосистемного подхода к оценке и описанию функционирования различных видов территориальных образований [27, 41, 51, 69, 70, 112, 131, 139, 142] позволяет сформулировать его основные понятия и положения. В геосистемах между их элементами протекают непрерывные процессы переноса вещества и энергии, это обуславливает прямые и обратные внутрисистемные связи. Элементы, коренным образом влияющие на направление формирования системы называются системообразующими. Именно они обеспечивают целостность геосистем любого иерархического уровня. Системные связи наиболее ярко проявляются в ядре геосистемы - ее пространственно ограниченной части, характеризующейся повышенной активностью системообразующих элементов. Следовательно, в любой геосистеме можно выделить ядро системы и переходные области, где системные связи ослабляются, из-за влияния соседних геосистем. Состояние геосистемы определяется путем синтеза показателей, характеризующих изменения элементов изучаемой системы в конкретном пространстве и времени [64, 146, 174, 177, 179]. При этом геосистема рассматривается как пространственно-временная однородность. Состояния геосистем зависят от геоэкологических ситуаций, складывающихся в их пределах [170]. Под геоэкологической ситуацией будем понимать условия функционирования элементов геосистемы, влияющие на ее средо- и ресурсовоспроизводящие функции, обеспечивающие сохранение видового разнообразия и комфортность жизнедеятельности людей [53, 59, 80]. Эти условия в первую очередь зависят от природопользовательской деятельности человека. Благоприятной следует считать такую геоэкологическую ситуацию, которая характеризуется стабильностью средо- и ресурсовоспроизводства и отсутствием черт деградации природной среды. В настоящее время в практике комплексных географических исследований при выделении геосистем по природным признакам широко применяются два основных способа дифференциации территории: ландшафтный и бассейновый. При ландшафтной дифференциации географической оболочки выделение геосистем осуществляется по генетико-морфологическим критериям [65, 105, 171, 172]. Здесь различают три основных иерархических уровня: нижний (локальный) уровень - фации; средний уровень - урочища, местности; высший (региональный) уровень — ландшафты, ландшафтные провинции, области [65, 66, 112, 117], рис 1.1. При бассейновой дифференциации географической оболочки выделение геосистем осуществляется по геоморфологическим критериям [6, 42, 63, 81, 82, 125]. При таком выделении геосистем, системообразующими элементами являются потоки вещества и энергии. Здесь, также как и при ландшафтной дифференциации территории, различают три иерархических уровня геосистем: нижний (локальный) уровень - бассейны малых рек; средний уровень - бассейны средних рек; высший (региональный) уровень - бассейны крупных рек. Данный способ выделения геосистем обеспечивает учет динамических процессов переноса вещества и энергии в геосистеме [81]. На рис. 1.2. показана гидрографическая сеть Ленинградской области, густота которой обеспечивает эффективность применения бассейнового способа дифференциации территории для управления природопользованием [10]. Кроме рассмотренных выше способов дифференциации территории возможен интегрированный басейново-ландшафтный способ выделения геосистем. Этот способ в настоящее время широко используется для решения задач комплексного природопользования. [8, 12, 40, 55, 60, 61]. Он достаточно эффективен при оценке земельных ресурсов и управлении природно-ресурсным потенциалом территории [11, 13, 22]. В основе данного способа лежат следующие концептуальные положения: географическая оболочка обладает бассейново-ландшафтной иерархией; бассейновые системы характеризуются ландшафтной «организованностью»; в пределах бассейново-ландшафтных систем тесно взаимосвязаны природные условия и хозяйственная деятельность; бассейново-ландшафтные системы - оптимальные территориальные единицы для контроля состояния природной среды; сопряженное использование картографического и имитационного моделирования бассейново-ландшафтных систем в среде ГИС — основа оптимизации природопользования.
Методы обработки пространственной информации с помощью ГИС и их использование при выполнении оценочных работ
Методические положения призваны, при эколого-географической оценке земельных ресурсов обеспечить соблюдение ее принципов, сформулированных в первой главе. К ним относятся: а) дифференциация территории на объекты исследования; б) выбор показателей, используемых при оценке благоприятности (пригодности) земельных ресурсов для хозяйственного освоения; в) способы интеграции показателей; г) пространственная и временная локализации (привязка) информации; д) картографическое представление данных о результатах оценки территории в среде ГИС.
Дифференциация территории на объекты исследования. Данное положение в первую очередь призвано обеспечить практическую реализацию принципа системности. Суть его заключается в том, что при эколого-географической оценке земельных ресурсов территория рассматривается не безлико, а в виде совокупности присущих ей геосистем различных иерархических уровней, которые выступают в качестве объектов исследования. Выделение геосистем осуществляется в два этапа: на первом выявляются системообразующие факторы, связывающие изучаемую систему воедино; на втором путем анализа проявления системообразующих факторов в пределах территории устанавливаются системные взаимосвязи и определяются границы системы. Как было отмечено выше, при эколого-географической оценке земельных ресурсов рекомендуется использовать бассейново ландшафтный способ дифференциации территории. При его практической реализации изучаемая территория по водоразделам делится на водосборы речных бассейнов различных иерархических уровней, системообразующими факторами для данного деления выступают потоки вещества и энергии, которые в пределах речных бассейнов направлены от водоразделов к руслу реки, являющемуся ядром системы. Затем выделенный водосбор расчленяется на ландшафты, системообразующими факторами для данного расчленения являются генетико-морфологические особенности территории.
Выбор показателей, используемых при оценке благоприятности (пригодности) земельных ресурсов для хозяйственного освоения. Оценка благоприятности (пригодности) земельных ресурсов для хозяйственного освоения включает в себя анализ состояния основных природных компонентов изучаемой геосистемы и определение их возможностей выполнять заданные социально-экономические функции. Набор факторов характеризующих эти компоненты определяется видом планируемой хозяйственной деятельности, а состав показателей используемых для определения этих факторов зависит не только от цели оценки и ранга объекта и субъекта исследования, но и от региональных особенностей территории. Как показал анализ работ, проведенный Л.И. Мухиной [94], набор показателей, используемых для характеристики факторов в одном регионе, может резко отличаться от набора показателей, характеризующих эти же факторы в другом регионе. Поэтому выбор показателей должен осуществляться исходя из свойств и состояний компонентов геосистем характерных для изучаемого региона. Этот этап оценивания -обязательный и наиболее ответственный. На основе сформированного перечня показателей строится программа сбора исходных материалов необходимых для проведения оценки. Раздельные показатели, как правило, сводятся в специальные оценочные таблицы, в которых количественные и качественные характеристики анализируемых показателей образуют градации оценки. Наибольший интерес для обоснования общих оценок представляют интегральные показатели, характеризующие свойства геосистемы в целом.
Исследования природных объектов имеют выборочный характер. Поэтому их результаты настолько корректны, насколько обеспечивается в выборке отображение всех свойств полной совокупности [7, 144]. Отображение свойств достигается соблюдением метрологических и методических требований: первые, касаются тех показателей, которые получают путем наблюдений и измерений и заключаются в том, что показатели должны быть точными, сравнимыми и воспроизводимыми; вторые, касаются выбора места и времени проведения наблюдений, а также возможностей использования элементарных и интегрированных показателей в качестве характеристик степени трансформированности геосистем. По данным работ [18, 57] наиболее объективные данные о состоянии природных и природно-технических систем получают в том случае, если наблюдения проводят в пределах ядер их типичности (ключевых участков) с последующим распространением полученных результатов на всю изучаемую систему.
Способы интеграции показателей. Отдельные показатели, характеризующие состояние геосистем мало информативны, так как по ним сложно определить закономерности развития изучаемой системы. При эколого-географической оценке земельных ресурсов для характеристики геосистем прибегают к интеграции, т. е. свертке простых показателей в более сложные, в результате чего значительно повышается их информативность. В настоящее время используются четыре основных вида интеграции показателей: временная, территориальная, межингредиентная и межкомпонентная [16, 135].
Временная интеграция заключается в осреднении показателей, получении характеристик их изменчивости и распределении во времени. Территориальная интеграция включает в себя те же действия с показателями, что и временная, но их распределение осуществляется не во времени, а в пространстве. Данный вид интеграции производят в пределах территориальных единиц являющихся объектами эколого-географической оценки земельных ресурсов.
Межингредиентная интеграция заключается в получении локальных данных о состоянии одного из компонентов природной среды. Она характеризует состояния изучаемого компонента в относительных величинах, рассчитанных путем деления абсолютных (измеренных) показателей на их нормативные значения, принятые для этого компонента. Примерами данного вида интеграции, являются: комплексный индекс загрязнения атмосферы (КИЗА); индекс загрязнения вод (ИЗВ); суммарный показатель загрязнения почвы (Zc); интегральный коэффициент сохранности биоразнообразия (ИКС) и др.
Методические подходы к определению значений показателей, характеризующих факторы и процессы, влияющие на благоприятность земель северо-западной части Нечерноземной зоны России для аграрного освоения
Эрозия — это процесс разрушения верхних наиболее плодородных слоев почвенного покрова стоком дождевых осадков, талых вод (водная эрозия) или ветром (дефляция). Эродированность почв снижает их продуктивность и затрудняет рациональное использование земель. По степени эродированности почвы делят на четыре группы: не затронутые эрозией, слабоэродированные, сильноэродированные и разрушенные эрозией. Характер протекания и интенсивность эрозионных процессов зависят от особенностей геоморфологического строения территории, в первую очередь от крутизны склонов, их длины и формы. Эрозия начинает проявляться при крутизне склонов 0,5 - 2,0 градуса. Изменение длины склона с 400 до 500 м ведет к увеличению смыва почвы с 18 до 25 т/га [86]. По данным работ [5, 91] слабая эрозия приводит к недобору урожая на 15%, средняя на 34%, а сильная на 51%.
Состояние естественного растительного покрова. Естественный растительный покров - это совокупность естественных растительных сообществ, определенного участка территории или всей поверхности Земли [117]. При эколого-географической оценке земельных ресурсов под этим термином будем понимать совокупность естественных кормовых угодий расположенных в пределах изучаемой геосистемы (ландшафта).
Кормовые угодья — это природные сельскохозяйственные угодья, растительный покров которых используют на сенокошение, для выпаса скота и отчасти для силосования [127]. Качество кормовых угодий зависит от их закустаренности и контурности. Закустаренность естественных кормовых угодий снижает их продуктивность, т.к. значительные площади сенокосов и пастбищ практически выбывают из оборота, при этом создается разреженный травостой, в котором преобладают травы низкого качества. Степень закустаренности выражают через отношение суммы площадей проекций крон кустов расположенных на исследуемом угодье к его общей площади. Естественные сенокосы и пастбища, закустаренность которых не превышает 5%, считаются практически не закустаренными. Недобор урожая в зависимости от закустаренности естественных кормовых угодий может составлять от 5 до 49% [5, 91].
Контурность угодий характеризует возможность использования при их обработке сельскохозяйственной техники. От величины участков зависит число разворотов и холостых пробегов механизированных агрегатов, что отражается на их производительности. Эффективное применение техники достигается, прежде всего, на крупноконтурных угодьях, имеющих правильную конфигурацию и оптимальную длину гона. Мелкоконтурные угодья, как правило, выпадают из сельскохозяйственного оборота и зарастают кустарником. Наличие большого количества мелких контуров вызывает необходимость увеличения густоты дорожной сети. Контурность участка тесно связана с урожайностью сельскохозяйственных культур. Недобор урожая из-за мелкоконтурности участка может составлять от 2 до 24% [ 5, 91, 160].
Обеспеченность водными ресурсами. Водные ресурсы - это запасы поверхностных и подземных вод в пределах изучаемой территории. Использование водных ресурсов в сельскохозяйственном производстве связано с отбором из водных источников воды, необходимой для производства сельскохозяйственной продукции. Поэтому при оценке водных ресурсов необходимо знать не просто потенциальный объем водотока, а количество воды, которое можно изъять из него на нужды сельскохозяйственного производства. При анализе поверхностных и подземных вод необходимо определять не только их эксплуатационные запасы, но и объем существующего водоотбора, что дает возможность рассчитать то количество воды, которое может быть использовано на нужды сельского хозяйства.
Геоэкологические условия Аграрное освоение территории приводит к активному преобразованию природной среды. Для данного типа антропогенных воздействий характерны четыре основных вида последствий: трансформация природных комплексов; изъятие из природы вещества и энергии; привнесение в природу вещества и энергии; отчуждение земель под строительство технических сооружений.
В виду того, что в данном исследовании под аграрным освоением территории понимается производство растительной сельскохозяйственной продукции, мы рассматриваем только те воздействия, которые связаны с этим видом антропогенной деятельности, рисунок 2.10. В северо-западной части нечерноземной зоны России при производстве растительной сельскохозяйственной продукции в результате трансформации природных комплексов, включающей распашку земель и воздействия на почвенный покров машин при их движении по сельскохозяйственным угодьям, происходит разрушение естественной структуры почвенного покрова, усиление ветровой и водной эрозии, уплотнение почв и упрощение структуры естественного растительного покрова. Кроме того, в результате внесения на сельскохозяйственные угодья органических и минеральных удобрений происходит накопление в почве тяжелых металлов, содержащихся в минеральных удобрениях, закисление почв под влиянием азотных удобрений и загрязнение поверхностных и подземных вод биогенными веществами, приводящее к антропогенному эвтрофированию водных объектов. Интенсивность негативных процессов, связанных с трансформацией природных комплексов и внесением удобрений обуславливается проявлением факторов, приведенных на рисунке 2.10.
Физико-географическая характеристика природно-хозяйственной системы бассейна р. Оять и особенности ее аграрного освоения
Физико-географическая характеристика. Бассейн реки Оять, расположен на северо-востоке Ленинградской области. Он занимает площадь 5371 км2. Кратко рассмотрим природные условия характерные для данной территории.
Геологическое строение. На территории речного бассейна, за исключением небольшой западной части развита мощная толща палеозойских осадочных пород, которые образуют осадочный чехол Русской плиты. Они залегают наклонно, со слабым падением под углом 10-20 к юго-востоку.
Девонские отложения (возраст 300-270 млн. лет) занимают большую часть бассейна. На востоке они перекрываются отложениями каменноугольной системы. Эти отложения образованы песчано-глинистой толщей, в средней части которой имеются прослои известняков, доломитов и мергелей, а в основании - доломитов и мергелей. Мощность этих отложений более 200 м.
Отложения каменноугольной системы (возраст 270-225 млн. лет) занимают восточную и юго-восточную части водосбора. Среди них преобладают трещиноватые и кавернозные известняки и доломиты. В основании разреза они сменяются песчано-глинистыми породами, в которых имеются прослои огнеупорных глин. К нижнему отделу системы приурочены месторождения бокситов, используемые для производства алюминия, а так же корунда, красок, глиноземного цемента и флюсов. Общая мощность этих отложений составляет 300 м.
Четвертичные отложения начали формироваться около миллиона лет назад и продолжают накапливаться в наше время, они покрывают территорию изучаемого речного бассейна сплошным плащом. Эти отложения очень разнообразны по составу, они включают в себя ледниковые, водноледниковые, озерные, аллювиальные и болотные образования. С ними связаны месторождения песчано-гравийных материалов, песков строительных, стекольных и формовочных глин, а так же минеральных красок. В северной и западной частях исследуемой территории, расположены месторождения торфа.
Разрезы четвертичных отложений наиболее полно представлены в депрессиях древнего рельефа. Здесь выделяют до четырех горизонтов морен, а также разделяющие их межледниковые и межстадиальные образования. Особенностью даже наиболее полных разрезов является наличие только одного палеонтологически охарактеризованного межморенного горизонта, который может рассматриваться как межледниковый. Таким горизонтом являются мгинские морские отложения, которые относятся к последнему (микулинскому) межледниковому времени.
Стратиграфически ниже маркирующего мгинского горизонта залегают ледниковые и межледниковые осадки среднего отдела четвертичной системы, стратиграфически выше — ледниковые отложения последнего Валдайского (вюрмского) оледенения. Валдайский ледниковый горизонт подразделяется на ряд стадиальных и межстадиальных подгоризонтов. Выше его залегают послеледниковые отложения, формирующиеся на протяжении последних десяти тысяч лет.
Современный рельеф. Территория изучаемого речного бассейна характеризуется как равнинным (западная часть), так и холмистым (восточная часть) рельефом. Ее высота над уровнем моря не превышает 200 м, за исключением той части, которая приурочена к Вепсовской возвышенности.
Преимущественное распространение в пределах исследуемого водосбора имеют ледниковые формы рельефа, возникшие в период от 50 до 10 тыс. лет назад, во время таяния Валдайского ледника. Довалдайская поверхность представляла собой ступенчатую равнину, неровности которой способствовали аккумуляции ледниковых наносов.
Западную и большую часть северной территории занимают волнистые аккумулятивные озерно-ледниковые равнины, сложенные суглинками, супесями и песками, которые при движении на восток сменяются сначала более возвышенными равнинами с небольшими массивами холмисто-моренного и камового рельефа, а затем переходят в ярко выраженный рельеф краевых ледниковых образований. Четвертичный покров в пределах данной территории отличается значительной сложностью, частой сменой состава отложений и изменчивостью их мощности, превышающей обычно 40-60 м. Здесь широко представлены мореные холмы и камы сложенные разнозернистыми песками. Диаметр холмов изменяется от 300 до 1000 м, а их относительная высота от 15 до 50 м. Форма холмов округлая или вытянутая, крутизна склонов 10 -25 градусов.
На юго-востоке исследуемой территории там, где мощность четвертичного покрова невелика, широко представлены карстовые формы рельефа, среди которых наиболее распространены воронки блюдцеобразной формы от 5 до 20-30 мив диаметре и глубиной от 1 до 5 м. На севере исследуемой территории встречаются озовые гряды высотой от 7 до 25 м и длиной до 10 км, которые имеют различную ориентировку. Климат. Для изучаемого речного бассейна характерен атлантико-континентальный климат с умеренной холодной зимой и нежарким влажным летом. Солнечная радиация в течение года поступает неравномерно. Это связано со значительными изменениями высоты стояния солнца над горизонтом и продолжительностью дня. Суммарная радиация составляет 2930-3350 МДж/м в год. Около половины этой суммы приходится на лето. С октября по февраль радиации поступает очень мало. Радиационный баланс земной поверхности положителен лишь с марта по октябрь. Так как вся исследуемая территория относится к зоне избыточного увлажнения, то большая часть полученного ею тепла (до 75%) расходуется на испарение, а остальная — на таяние снега и льда и на нагревание почвы и воздуха. Переход от сезона к сезону постепенен, границы его расплывчаты, в результате бывает трудно установить конец одного из них и начало другого.
Зима - мягкая, но продолжительная, начинается со второй половины ноября. Для нее характерна пасмурная погода с оттепелями, которые происходят чаще всего в декабре (10-12 дней). Самый холодный месяц январь (-9, -11С). Абсолютный минимум, температуры воздуха -52С. Среднегодовые температуры составляют (+2 ,+3С). Осадки зимой выпадают часто, но их количество невелико (30 - 80 мм). Дождь в начале зимы явление обычное. Снежный покров залегает устойчиво, наибольшей высоты он достигает в третьей декаде февраля - второй декаде марта. Средняя из наибольших высот снежного покрова в поле достигает 40-50 см, на полях и в лесу под кронами деревьев до 60 см, а в наиболее снежные зимы до 85 см. Со снежным покровом в году бывает до 161 дня. В снеге содержится до 70 мм воды.
Весна - протекает медленно из-за частых возвратов холодов. Снежный покров разрушается во второй половине апреля. В это время почва начинает оттаивать и температура воздуха быстро повышается. В третьей декаде апреля она достигает +4С, а в первой декаде мая происходит устойчивый переход температуры воздуха через +10С. В начале весны, в наиболее холодную часть суток, температура воздуха нередко понижается до -2, -6С, а в особенно холодные годы до -8, -12С.
