Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние и проблемы мелиорации и рекультивации земель в республике башкортостан 10
1.1 История развития мелиорации 10
1.2 Современное состояние, проблемы и перспективы развития мелиорации 16
Глава 2 Объекты и методы исследований 30
2.1 Природные условия 30
2.1.1 Рельеф 30
2.1.2 Климат 34
2.1.3 Растительность 36
2.1.4 Почвы 40
2.1.5 Гидрогеологические условия 46
2.2 Объекты исследований 50
2.3 Методы исследований 51
Глава 3 Эколого-мелиоративное состояние земель в районах нефтедобычи 53
3.1 Современное состояние изученности проблемы воздействия нефтепромысловых поллютантов на свойства почв 53
3.1.1 Трансформация почв при загрязнении нефтью 53
3.1.2 Трансформация почв при загрязнении нефтепромысловыми сточными водами 68
3.2 Деградация почв при нефтедобыче в зоне катастрофической экологической напряженности 75
3.3 Деградация почв в бассейне нижнего течения реки Белой 82
3.4 Влияние линейных сооружений на гидрологический режим и свойства почв 85
3.4.1 Деградация луговых и болотных почв в зоне функционирования защитных дамб 85
3.4.2 Деградация почв придорожных территорий 99
3.5 Деградация избыточно увлажненных почв при осушении 103
3.5.1 Трансформация пойменных почв при осушении 103
3.5.2 Вторичное переувлажнение осушенных земель 105
3.5.3 Пирогенная деградация осушенных торфяных почв 114
3.5.4 Опыт по рекультивации пирогенно-деградированных почв 123
Глава 4 Влияние техногенеза на подземные воды 128
4.1 Влияние нефтедобывающего комплекса на подземные воды 126
4.1.1 Техногенная трансформация пресных вод на нефтяных месторождениях (на примере Манчаровского) 131
4.2 Влияние орошения водой, загрязненной нефтепромысловыми сточными водами на солевой режим почв 134
4.3 Формирование состава подземных вод в районах утилизации стоков крупных животноводческих комплексов 138
Глава 5 Эколого-мелиоративное состояние орошаемых земель
5.1 Влияние орошения на свойства почв
5.2 Водные ресурсы и оценка ирригационных свойств вод
5.3 Агроэкологическое состояние орошаемых земель Предуралья
5.4 Влияние длительности орошения на состояние почв
5.5 Влияние режима орошения на свойства чернозема типичного и урожайность лука
5.6 Экономическая эффективность мелиоративных систем по природно-сельскохозяйственным Республики Башкортостан
Глава 6 Прогноз изменения уровней подземных вод на орошаемых землях
6.1 Прогноз режима уровня грунтовых вод на основе аналитических расчетов
6.2 Прогноз изменения гидрогеологических условий методом моделирования
Глава 7 Влияние горно-рудного комплекса на компоненты окружающей среды
7.1 Общая характеристика предприятий горной отрасли
7.2 Минеральный и химический состав руд основных месторождений
7.3 Содержание токсичных элементов в отвалах горного производства
7.4 Влияние горно-рудного комплекса на содержание токсичных элементов в породах региона
7.5 Почвенный покров горно-рудного региона Зауралья
7.5.1 Экологическая оценка химического состава почв по классам токсичности
7.6 Влияние горно-рудного комплекса на состав подземных и поверхностных вод
7.7 Методы очистки подотвальных и карьерных вод
Глава 8 Рекультивация техногенно нарушенных земель
8.1 Проблемы рекультивации техногенно нарушенных земель
8.2 Рекультивация земель, нарушенных предприятиями нефтедобывающей промышленности
8.3 Методы рекультивации почв, загрязненных НСВ
8.4 Сырьевые ресурсы агрономических руд республики Башкортостан и их использование для мелиорации и рекультивации почв
8.5 Использование химических мелиорантов, природных агроруд и фитомелиорантов для рекультивации почв, загрязненных нефтепромысловыми сточными водами
Глава 9 Агроэнергетическая и экономическая оценка рекультивации техногенно-нарушенных земель
Выводы
Предложения производству литература
Приложения
- Современное состояние, проблемы и перспективы развития мелиорации
- Деградация почв при нефтедобыче в зоне катастрофической экологической напряженности
- Деградация избыточно увлажненных почв при осушении
- Влияние орошения водой, загрязненной нефтепромысловыми сточными водами на солевой режим почв
Введение к работе
Актуальность проблемы. В условиях постоянного увеличения антропогенных нагрузок на биосферу планеты, решающим фактором формирования природной среды Южного Урала и Предуралья становится техногенез. Этот регион вместе с Большим Уралом относятся к регионам, находящимся на грани экологического кризиса. Подлинные масштабы и последствия экологических бедствий еще предстоит оценить, но уже выявленные факты и тенденции внушают большие опасения. Здесь происходит крупномасштабная деградация природных экосистем.
Южный Урал и Предуралье в промышленно-экономическом отношении -это один из наиболее развитых регионов России, в пределах которого благодаря богатым природным ресурсам возник ряд крупных горнодобывающих, нефтегазодобывающих, нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических комплексов. Здесь расположены крупные нефтяные месторождения (Романовское, Туймазинское, Шкаповское, Арланское и др.), эксплуатирующиеся в течение 40-70 лет. Для повышения нефтеотдачи пластов палеозоя широко используются нагнетание в них попутных рассолов, промышленных стоков и пресной воды, а также кислотные, тепловые и другие методы воздействия. Эти мероприятия позволили дополнительно извлечь из земных недр несколько десятков миллионов тонн нефти. Вместе с тем, они ведут к истощению и загрязнению природных ресурсов (почвы, пресных подземных и поверхностных вод).
Важную роль в экономике Предуралья играет и многоотраслевое сельское хозяйство. Интенсификация сельскохозяйственного производства, сопровождающаяся созданием крупных животноводческих комплексов и широкой химизацией земель, также вызывает загрязнение природной среды и в целом ухудшение экологической обстановки региона.
Деградация почв наносит огромный экономический ущерб, нарушает сложившееся экологическое равновесие и ухудшает социальные условия жизни людей. Деградированные почвы являются экологически опасным природным
5 объектом, так как перестают выполнять природно-хозяйственные функции и могут инициировать процессы общей деградации земной поверхности и природно-климатических условий. Техногенная деградация почв в регионе приобретает угрожающие размеры. Происходит эрозия почв, уменьшение запасов гумуса, складывается отрицательный баланс элементов питания растений. Почвы загрязняются нефтепродуктами, нефтепромысловыми и сельскохозяйственными сточными водами и др. Деградация почв зачастую развивается на мелиорированных землях - орошаемых и осушенных. Все это ведет к значительному уменьшению плодородия почв, снижению ее биопродуктивности и ухудшению качества сельскохозяйственных культур.
Интенсивная деградация почв происходит в бассейне нижнего течения р. Белой. Благодаря богатым природным ресурсам здесь возникли крупные нефтегазодобывающие предприятия (НГДУ "Арланнефть", "Южарланнефть", "Чекмагушнефть"), развивается многоотраслевое сельское хозяйство с химизацией и мелиорацией земель, построены крупные гидротехнические сооружения.
Только в нижнем течении р.Белой в результате хозяйственной деятельности промышленных, сельскохозяйственных предприятий и природных эрозионных, пирогенных и др. процессов за последние 30 лет потеря запасов гумуса почвы составила 75 т/га (уменьшение мощности гумусового горизонта от 2 до 5-6 см). Площади заболоченных сельхозугодий увеличились с 2,5 тыс.га до 4,0 тыс.га, а общая площадь переувлажненных и заболоченных сельхозугодий достигла 15,5 тыс.га, площадь подверженных водной и ветровой эрозии - 22,7 тыс.га, кислых сельхозугодий - 28 тыс.га, загрязненных нефтью и минерализованными пластовыми водами - 1,0 тыс.га. Такие почвы нуждаются в мелиорации и рекультивации.
Цель работы - выяснение закономерностей формирования природной среды (почв и подземных вод) при воздействии техногенных факторов и разработка методов восстановления деградированных природно-техногенных комплексов.
Задачи исследований:
Изучить влияние нефтедобычи на состояние почв и подземных вод.
Дать оценку эколого-мелиоративного состояния орошаемых земель.
3. Изучить влияние различной длительности и режимов орошения на
состояние почв Южной лесостепной зоны.
4. Составить прогноз гидрогеохимического состояния и
гидрогеодинамических условий мелиорируемых земель.
5. Изучить влияние горно-рудного комплекса на экологическое состояние
почв и подземных вод.
6. Исследовать сырьевые ресурсы агрономических руд республики
Башкортостан и возможность их использования для мелиорации и
рекультивации почв.
7. Разработать систему мероприятий по рекультивации почв,
загрязненных нефтепромысловыми сточными водами.
8. Дать агроэнергетическую и экономическую оценку рекультивации
техногенно-нарушенных земель.
Научная новизна:
- впервые на Южном Урале и в Предуралье проведены комплексные
эколого-мелиоративные исследования с целью оценки техногенной нагрузки на
природную среду при различных видах хозяйственной деятельности;
установлено, что наиболее интенсивные и широкомасштабные техногенные эколого-гидрохимические аномалии связаны с нефтедобывающими и горно-промышленными районами, в которых полностью утрачена естественная связь геохимических параметров, свойств почв и подземных вод с их литолого-минералогическими особенностями;
показано, что вследствие законтурного обводнения продуктивных пластов и интенсификации перетоков между отдельными водоносными комплексами повышается минерализация подземных вод, . исходный гидрокарбонатно-кальциевый состав трансформируется в преимущественно хлоридно-натриевый и хлоридно-кальциево-натриевый. В зоне влияния этих
7 вод, а так же при наземных авариях происходит трансформация поверхностных вод, почв и пород, что определяет критический и катастрофический уровень экологического состояния этих регионов;
- впервые для горно-рудного региона дана экологическая оценка
химического состава подземных и поверхностных вод, а так же почв по трем
классам токсичности, определен вклад отдельных элементов в суммарный
показатель загрязнения;
выполнен, с применением математических методов, прогноз изменений гидрогеохимических и гидрогеодинамических условий мелиорируемых земель;
впервые обоснована для условий Предуралья возможность применения для орошения вод повышенной минерализации (до 2-3 г/дм ). Практически доказано, что при глубоком залегании подземных вод и наличии дренажа использование оросительных вод сложного химического состава (сульфатного кальциевого, хлоридного натриевого и пр.) не вызывает засоления грунтов и резкого ухудшения гидрогеолого-мелиоративной обстановки. Вместе с тем выявлен механизм и показана возможность содово-сульфатного засоления при орошении овощных культур маломинерализованной водой в условиях повышенной испаряемости в межполивной период при наличии карбонатов и сульфатов кальция и магния в почвообразующей породе.
Реализация результатов исследований и практическая значимость. Основные результаты исследований вошли в «Рекомендации по сохранению и повышению плодородия почв Республики Башкортостан на 2001-2005 годы на основе адаптивно-ландшафтного земледелия» (Уфа, 2000); «Возделывание кормовых культур на орошаемых землях Башкортостана» (Рекомендации..., Уфа, 2002г.); «Новая технологическая схема очистки подотвальных вод месторождения Куль-Юрт-Тау» (Разработка..., М, 2005г.).
Результаты исследований гидрогеохимического состояния орошаемых сточными водами земель в совхозе "Рощинский" легли в основу Постановлений Совмина Башкортостана и Минсельхоза республики по выработке рациональных методов утилизации стоков животноводческих комплексов. Ряд
8 рекомендаций объединением «Башводмелиорация» и институтом "Башгипроводхоз" используется при эколого-мелиоративном обосновании проектов строительства водохранилищ на малых реках для водоснабжения, орошения, противоэрозионных и прочих целей. На основе результатов исследований проводятся восстановительные работы на осушенных землях в СХК «Кызыл-Тан» и «Кама», строительство придорожных кюветов с водопропускными сооружениями, рекультивация пирогенно-деградированных земель.
Под руководством автора, с целью изучения процессов испарения, инфильтрации, а также взаимодействия в системе почва-порода-вода, впервые на Южном Урале построена водно-балансовая станция. Результаты исследований автора используются при чтении курса "Мелиорация, рекультивация и охрана земель" в Башкирском Госагроуниверситете.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на международных - «Геоэкология в Урало-Каспийском регионе» (Уфа, 1996), «Экватек-2006» (Москва, 2006), «Проблемы ресурсов и геоэкология» (Пенза, 2006), «Мир чистой воды - 2006» (Москва, 2006), «Земельные ресурсы: состояние и перспективы использования» (Ставрополь, 2006), «Проблемы ресурсов и геоэкология» (Пенза, 2006); всероссийских - «Управление устойчивым водопользованием» (Москва - Екатеринбург, 1997), «Экология, здоровье и природопользование» (Саратов, 1997), «Лизиметрические исследования почв» (Москва, 1998), «Уралэкология. Природные ресурсы -2005» (Уфа- Москва, 2005) и региональных - «Проблемы агропромышленного комплекса на Южном Урале и Поволжье» (Уфа, 1997), «Экологический императив сельского хозяйства Республики Башкортостан» (Уфа, 1998), «90 лет мелиорации земель в Республике Башкортостан» (Уфа, 2004), «Агро - 2006» (Уфа, 2006), «Почвы Южного Урала и Среднего Поволжья: экология и плодородие» (Уфа, 2006) совещаниях, конференциях и симпозиумах. Основные положения отражены в 43 публикациях, в т.ч. 3 монографиях.
Исходные материалы. В основу работы положены результаты многолетних (1990-2005 гг.) мелиоративных, почвенно-геохимических и других исследований, проведенных в Башкирском государственном аграрном университете, Институтах биологии и геологии УНЦ РАН, ГУП Управлении "Башмелиоводхоз". Аналитические работы выполнены в лаборатории почвоведения Института биологии Уфимского научного центра РАН, Башкирской гидрогеологомелиоративной партии, ГУП Управлениях "Башмелиоводхоз", "Башгипроводхоз".
Конкретное личное участие автора в получении научных результатов. Диссертационная работа основана на многолетнем экспериментальном полевом и лабораторном материале и анализе литературных данных. Автором определены выбор темы, цель и задачи, подготовлена программа исследований. Все полевые и лабораторные исследования проводились при непосредственном участии автора и совместно с сотрудниками кафедры природообустройства БГАУ и лаборатории почвоведения Института биологии УНЦ РАН. Автором лично выполнен анализ и обобщение полученных результатов.
Диссертационная работа выполнена на кафедре природообустройства Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Башкирский государственный аграрный университет». При проведении исследований постоянный интерес и поддержку многие годы оказывали доктор геолого-минералогических наук, профессор, академик Международной Академии аграрного образования Р.Ф. Абдрахманов, доктор биологических наук, профессор И.М. Габбасова, которым автор считает своим приятны долгом выразить глубокую благодарность. Автор признателен также всем своим коллегам по совместной работе в разных организациях за советы, внимание и помощь в сборе, обработке и анализе материалов.
Современное состояние, проблемы и перспективы развития мелиорации
Мелиорация, как система мероприятий по коренному улучшению свойств почв, служит одной цели - повышению плодородия почв, т.е. приданию им таких свойств, которые окажутся наиболее благоприятными для возделывания растений, в конечном итоге - улучшению условий сельскохозяйственного и лесохозяйственного производства и местообитания человека. Проблемы и перспективы развития мелиорации в республике должны определяться в первую очередь состоянием почв и почвенного покрова, которое в настоящее время оценивается в целом как неудовлетворительное, а в ряде промышленных зон - кризисное и даже катастрофическое. По мнению башкирских ученых Миркина Б.М., Хазиева Ф.Х. Хабирова И.К., Мукатанова А.Х., Исмагилова P.P. и др. (Хабиров и др. 1997, 2001) сегодня глобальный характер носят процессы разрушения почв, сокращения лесов, разрушения травостоев пастбищ в результате перевыпаса, что снижает общий продовольственный потенциал атмосферы и не может быть компенсировано вложениями энергии в производство удобрений, химических средств защиты, сельскохозяйственной техники и т.д. В результате происходит заметное сокращение производства зерна и другой продукции растениеводства. Ежегодно в мире недопроизводится около 14 млн. тонн зерна из-за деградации сельскохозяйственных земель и загрязнения окружающей среды. По данным на 1 января 2004 года земельный фонд республики составляет 14294,7 тыс. га. Основную долю земельного фонда занимают земли сельскохозяйственного назначения - 7747,5 тыс. га или 54,2% и земли лесного фонда - 5354,9 тыс. га или 37,5%. На земли населенных пунктов приходится 4,2%, на земли промышленности, транспорта и иного несельскохозяйственного назначения - 0,8%, земли особо охраняемых территорий - 2,7%, водного фонда -0,6%, запаса-0,1%. Республика Башкортостан является одним из наиболее обеспеченных земельными ресурсами регионов страны. Статистические данные свидетельствуют, что среди 89 субъектов
Российской Федерации Башкортостан занимает седьмое место по площади сельскохозяйственных угодий, шестое - по площади пашни и 3-5 - по объему производства валовой сельскохозяйственной продукции. Сельскохозяйственные угодья занимают 7738,4 тыс. га (54,1%), в том числе пашни - 3785,7 тыс. га (48,9% от площади сельскохозяйственных угодий). В расчете на душу населения обеспеченность земельными ресурсами в республике значительно выше мирового уровня. Так, по расчетам отечественных и зарубежных ученых, для обеспечения потребности населения в продовольствии необходимо иметь по 0,5 га пашни в расчете на одного жителя. Если в среднем на одного жителя планеты в настоящее время приходится 0,3 га пашни, в Российской Федерации - 0,9 га, то в Башкортостане этот показатель составляет 1,05 га. На основании изучения земельных ресурсов Республики Башкортостан за 1970-2001 г.г. установлено, что размеры пахотных угодий в расчете на душу населения из года в год уменьшаются. При этом население за эти годы увеличилось. Так, в расчете на 1 человека площадь пашни уменьшилась с 1,27 в 1970 году до 1,05 в 2001 году, или на 17%. Безусловно, Республика Башкортостан относительно ее общей территории располагает большими земельными ресурсами для проведения сельскохозяйственного производства, но не имеет резервов дальнейшего расширения площади сельскохозяйственных угодий. Поэтому, наряду с повышением плодородия имеющихся почв, важнейшей задачей мелиорации является сохранение и восстановление нарушенных земель, поскольку большая степень освоенности (распаханности) территории и интенсивность использования земель в сочетании со сложными природно-хозяйственными факторами привели к деградации почвенного и растительного покрова на значительных площадях (табл. 2). Основными факторами деградации почвенного покрова являются процессы эрозии, засоление, заболачивание, подкисление почвенной среды, засоренность камнями, загрязнение нефтью и нефтепромысловыми сточными водами (НСВ), в том числе тяжелыми металлами и др. Из всех перечисленных факторов наиболее масштабными по негативным воздействиям остаются процессы эрозии. О размере влияния эрозии на плодородие региона можно судить по следующим данным: всего в республике 4,7 млн. га, или 64% сельскохозяйственных угодий всех категорий земель подвержено эрозии, еще 1,4 млн. га являются эрозионно-опасными. В целом эродировано 3438,1 тыс. га земельного фонда, в том числе 2632,1 тыс. га или 57,7% пашни. Значительное распространение имеет водная эрозия. Она развивается на 3355 тыс. га сельхозугодий, из них - 2584,3 тыс. га пашни. В наибольшей степени воздействию водной эрозии подвержены земли Баймакского - 164,7 тыс. га, Зианчуринского - 118,2 тыс. га, Куюргазинского тыс. га, Федоровского - 108,5 тыс. га районов, где площади эродированных земель составляют до 70% от площади района. Ветровая эрозия больше всего распространена в Хайбуллинском - 41,7 тыс. га, Баймакском - 9,6 тыс. га и Абзелиловском - 5,9 тыс. га районах.
По оценкам научных учреждений республики потенциально возможный смыв почвы в настоящее время в среднем составляет 9,6 т/га в год или 45,5 млн. т мелкозема со всей площади пашни. На площади 25,1 тыс. га сельхозугодий выявлено совместное проявление водной и ветровой эрозии почв. В республике выявлено более 2 тыс. растущих оврагов. Общая площадь их составляет 16,2 тыс. га или 0,1% площади республики. Основная часть оврагов расположена на землях сельскохозяйственного назначения.
Деградация почв при нефтедобыче в зоне катастрофической экологической напряженности
Мелиорация, как система мероприятий по коренному улучшению свойств почв, служит одной цели - повышению плодородия почв, т.е. приданию им таких свойств, которые окажутся наиболее благоприятными для возделывания растений, в конечном итоге - улучшению условий сельскохозяйственного и лесохозяйственного производства и местообитания человека. Проблемы и перспективы развития мелиорации в республике должны определяться в первую очередь состоянием почв и почвенного покрова, которое в настоящее время оценивается в целом как неудовлетворительное, а в ряде промышленных зон - кризисное и даже катастрофическое. По мнению башкирских ученых Миркина Б.М., Хазиева Ф.Х. Хабирова И.К., Мукатанова А.Х., Исмагилова P.P. и др. (Хабиров и др. 1997, 2001) сегодня глобальный характер носят процессы разрушения почв, сокращения лесов, разрушения травостоев пастбищ в результате перевыпаса, что снижает общий продовольственный потенциал атмосферы и не может быть компенсировано вложениями энергии в производство удобрений, химических средств защиты, сельскохозяйственной техники и т.д. В результате происходит заметное сокращение производства зерна и другой продукции растениеводства. Ежегодно в мире недопроизводится около 14 млн. тонн зерна из-за деградации сельскохозяйственных земель и загрязнения окружающей среды. По данным на 1 января 2004 года земельный фонд республики составляет 14294,7 тыс. га. Основную долю земельного фонда занимают земли сельскохозяйственного назначения - 7747,5 тыс. га или 54,2% и земли лесного фонда - 5354,9 тыс. га или 37,5%. На земли населенных пунктов приходится 4,2%, на земли промышленности, транспорта и иного несельскохозяйственного назначения - 0,8%, земли особо охраняемых территорий - 2,7%, водного фонда -0,6%, запаса-0,1%. Республика Башкортостан является одним из наиболее обеспеченных земельными ресурсами регионов страны. Статистические данные свидетельствуют, что среди 89 субъектов
Российской Федерации Башкортостан занимает седьмое место по площади сельскохозяйственных угодий, шестое - по площади пашни и 3-5 - по объему производства валовой сельскохозяйственной продукции. Сельскохозяйственные угодья занимают 7738,4 тыс. га (54,1%), в том числе пашни - 3785,7 тыс. га (48,9% от площади сельскохозяйственных угодий). В расчете на душу населения обеспеченность земельными ресурсами в республике значительно выше мирового уровня. Так, по расчетам отечественных и зарубежных ученых, для обеспечения потребности населения в продовольствии необходимо иметь по 0,5 га пашни в расчете на одного жителя. Если в среднем на одного жителя планеты в настоящее время приходится 0,3 га пашни, в Российской Федерации - 0,9 га, то в Башкортостане этот показатель составляет 1,05 га. На основании изучения земельных ресурсов Республики Башкортостан за 1970-2001 г.г. установлено, что размеры пахотных угодий в расчете на душу населения из года в год уменьшаются. При этом население за эти годы увеличилось. Так, в расчете на 1 человека площадь пашни уменьшилась с 1,27 в 1970 году до 1,05 в 2001 году, или на 17%. Безусловно, Республика Башкортостан относительно ее общей территории располагает большими земельными ресурсами для проведения сельскохозяйственного производства, но не имеет резервов дальнейшего расширения площади сельскохозяйственных угодий. Поэтому, наряду с повышением плодородия имеющихся почв, важнейшей задачей мелиорации является сохранение и восстановление нарушенных земель, поскольку большая степень освоенности (распаханности) территории и интенсивность использования земель в сочетании со сложными природно-хозяйственными факторами привели к деградации почвенного и растительного покрова на значительных площадях (табл. 2). Основными факторами деградации почвенного покрова являются процессы эрозии, засоление, заболачивание, подкисление почвенной среды, засоренность камнями, загрязнение нефтью и нефтепромысловыми сточными водами (НСВ), в том числе тяжелыми металлами и др. Из всех перечисленных факторов наиболее масштабными по негативным воздействиям остаются процессы эрозии. О размере влияния эрозии на плодородие региона можно судить по следующим данным: всего в республике 4,7 млн. га, или 64% сельскохозяйственных угодий всех категорий земель подвержено эрозии, еще 1,4 млн. га являются эрозионно-опасными. В целом эродировано 3438,1 тыс. га земельного фонда, в том числе 2632,1 тыс. га или 57,7% пашни. Значительное распространение имеет водная эрозия. Она развивается на 3355 тыс. га сельхозугодий, из них - 2584,3 тыс. га пашни. В наибольшей степени воздействию водной эрозии подвержены земли Баймакского - 164,7 тыс. га, Зианчуринского - 118,2 тыс. га, Куюргазинского тыс. га, Федоровского - 108,5 тыс. га районов, где площади эродированных земель составляют до 70% от площади района. Ветровая эрозия больше всего распространена в Хайбуллинском - 41,7 тыс. га, Баймакском - 9,6 тыс. га и Абзелиловском - 5,9 тыс. га районах.
По оценкам научных учреждений республики потенциально возможный смыв почвы в настоящее время в среднем составляет 9,6 т/га в год или 45,5 млн. т мелкозема со всей площади пашни. На площади 25,1 тыс. га сельхозугодий выявлено совместное проявление водной и ветровой эрозии почв. В республике выявлено более 2 тыс. растущих оврагов. Общая площадь их составляет 16,2 тыс. га или 0,1% площади республики. Основная часть оврагов расположена на землях сельскохозяйственного назначения.
Деградация избыточно увлажненных почв при осушении
В связи с реализацией Программы мелиорации земель в 1965 - 1970 г.г. в республике были проведены осушительные мелиоративные работы на значительных площадях ( 30 тыс. га) во всех природных зонах. С целью комплексной оценки экологической и производственной эффективности проводимой осушительной мелиорации лаборатория почвоведения в 1975 -1980 г. проводила широкомасштабные полевые и экспериментальные исследования с охватом большей части осушенных массивов. Были изучены динамика гидрологических, биологических режимов, физико-химических, агрохимических свойств почв, проведены полевые опыты для разработки эффективных приемов рационального использования осушенных земель. Полученная экспериментальная информация показала, что в гидроморфных почвах после осушения происходят глубокие изменения. Экологически обоснованное и технологически правильное осушение значительно повышает продуктивность почв в результате улучшения водно-воздушных, физико-химических режимов, агрохимических свойств, гумусного состояния, биологической активности. Подробный анализ эффективности осушительной мелиорации в регионе, показателей динамики свойств почв, экологическое и экономическое обоснование несостоятельности тотальной осушительной мелиорации приведены в монографиях «Почвообразовательные процессы в осушенных и пойменных землях Башкирии» (1982), «Рационально использовать осушенные земли» (Хазиев, Мукатанов, 1985), «Почвы Башкортостана» (Хазиев, Кольцова и др., 1997. Т. 2). Состояние осушенных земель не всегда удовлетворительное. Изучение влияния осушения на гидрологическую обстановку окружающего ландшафта и изменения почвенных условий в зависимости от уровня культуры использования осушенных участков показало, что нередко отсутствует комплексное обоснование необходимости осушительных мероприятий и осушенные площади не дают ожидаемого эффекта, т.е. осушительная мелиорация становится фактором деградации гидроморфных почв. Это происходит в результате низкого качества технических проектов и мелиоративно-строительных работ. Некачественная дренажная система и неправильное хозяйственное использование осушенных земель часто приводят к вторичному заболачиванию или переосушке и засолению почв.
В степных районах встречаются осушенные массивы, вторично засоленные солями натриево-хлоридно-сульфатного типа до токсичных концентраций. В этих случаях в торфяных почвах резко подавляется биологическая активность, разрушается органическая часть, снижается водопроницаемость. На таких почвах не растет ни естественная, ни культурная растительность. Незначительный удельный вес заболоченных массивов в общем земельном балансе республики (около 0,6%), мелкоконтурность, размещенность в основном по поймам рек, огромная их экологическая роль и практика современного использования уже осушенных земель убеждают в нецелесообразности проведения в южноуральском регионе сплошных осушительных мелиоративных работ. Они должны быть сведены до минимума и проводиться строго выборочно. Главное внимание при хозяйственном использовании гидроморфных почв должно быть направлено на коренное улучшение малопродуктивных закочкаренных, закустаренных малоценными породами и не имеющих большого гидрологического значения переувлажненных массивов и на более широкую разработку залежей мощных торфяников в качестве органических удобрений. Вторично возникшей проблемой в настоящее время является рекультивация многих осушенных массивов, в одних случаях промывка от вторичных солей, в других -переосушение вторично заболоченных массивов. Основным направлением использования осушенных земель в республике должно стать возделывание многолетних трав на сено, а также использование массивов с минеральными почвами под выгоны с небольшой пастбищной нагрузкой. Осушение земель является мощным антропогенным фактором воздействия на почвенный покров, которое, с одной стороны, обеспечивает оптимальные водно-воздушные условия в почве, с другой - может привести к развитию негативных процессов. Вторичное заболачивание, как фактор деградации гидроморфных почв - широко распространенное явление (Зимовец, 1991; Зони, 1992; Зайдельман, 1993; и др.). Практика использования осушенных земель в Башкирии показывает, что процессы вторичного заболачивания возникают не только в условиях нарушения действия дренажной системы, но и при использовании таких почв под выгон скота, особенно бессистемный. При этом вытаптывается травостой, уплотняется почва, особенно торфяная, нарушается водный режим, в почве усиливаются восстановительные процессы (Габбасова, 1982; Хазиев, Мукатанов, 1985). Площадь переувлажненных земель в Приуралье в значительной степени возрастает за счет вторичного заболачивания ранее осушенных территорий. Из-за отсутствия ремонта и очистки дренажных систем, своевременных культуртехнических мероприятий вторичное заболачивание особенно широко развивается в лесостепной зоне региона. Состояние вторично заболоченных почв рассмотрим на примере урочища Падун, расположенного в Краснокамском районе, осушение которого проводилось в 1976 - 1977 гг. Осушенный массив расположен в северозападной части района. Общая площадь 2532 га., занимает центральную часть второй надпойменной террасы рек Белой и Камы с абсолютными высотами 77 -79 м. До осушения он представлял собой бессточное заболоченное понижение. Основным водоприемником для массива осушения является Нижне-Камское водохранилище (рис. 7). Почвообразующие и подстилающие породы представлены аллювиальными глинами, суглинками, супесями и песками четвертичного возраста, перекрыты торфяно-болотными, торфяно-глеевыми, болотно-луговыми почвами.
На значительной площади развит торф мощностью от 0,4 -1,6 (центральная часть) до 2,5 - 5,4 м (восточная часть). Степень разложения торфа 56%, зольность 15,7%, развиты осоковые, осоково-гипновые и гипновые разновидности. Глины развиты на большей части осушенной территории, они слагают центральную заболоченную часть и подстилают залежи торфа. Суглинки в пределах урочища широко распространены в западной и средней части участка. Пески и супеси имеют ограниченное распространение на северной границе участка. Исследования, проведенные в урочище Падун через 20 лет после осушения, показали, что состояние осушительной системы в целом неудовлетворительное - каналы заросли кустарником, рогозом, осыпались и обмелели. На значительной территории наблюдаются переувлажнение и
Влияние орошения водой, загрязненной нефтепромысловыми сточными водами на солевой режим почв
Исследования по влиянию орошения солоноватыми водами при различных уровнях залегания грунтовых вод (УГВ) на черноземы выщелоченные проводились в колхозе «Уныш» Дюртюлинского района. Участок расположен на пологом склоне долины р. Наза. Подстилающими породами являются достаточно однородные глины и суглинки с 1 "У коэффициентом фильтрации nxlO -nxlO" м/сут. Геофильтрационный разрез массива характеризуется чередованием слабопроницаемых и проницаемых пород, т.е. относится к беспластовой схеме со слабым фильтрационным оттоком (Кац, 1976). По естественной дренированности участок относится к слабодренированным. Почвенный покров представлен черноземом выщелоченным тяжелосуглинистым среднемощным, который характеризуется объемной массой 1,10-1,15 г/см , скважностью - 55 - 60%, содержанием гумуса от 5,7 до 9,4%. Орошение дождеванием велось с 1980 г. из прудов на реках Манчарка и Наза, подверженных влиянию нефтепромысловых рассолов Манчаровского нефтяного месторождения, вследствие чего вода приобрела хлоридный кальциево-натриевый состав и минерализацию 2,0-3,0 г/л, т.е. характеризуется неблагоприятными ирригационными свойствами. Разрезы 16 и 18 были заложены в 1992 г. на участках с УГВ в пределах 3,5 - 4,0 м, оросительная норма составляла 1200 - 1500 м3/га на поле, засеянном многолетними травами. Разрез 17 заложен на том же поле, но с УГВ равным 0,75 м. Анализ солевого состава почв (рис. 10) показал, что в случае, когда УГВ выше «критического» (0,75) м, орошение водой с неблагоприятными ирригационными показателями привело к тому, что подземные воды начали принимать участие в почвообразовательном процессе.
Капиллярный подток и испарение грунтовых вод вызвали повышение их минерализации (до 3,1 г/л) и изменение химического состава (до хлоридного кальциево-натриевого). Наиболее интенсивное накопление (до 2,7 мг-экв/100 г) хлоридов натрия произошло в интервале глубин 0,0 - 1,0 м (0,19 - 0,23%). Из других солей присутствуют сульфаты натрия и магния (0,2 и 0,16 мг-экв/100 г), карбонаты кальция (0,82 мг-экв/100 г). С глубины 1,3 м минерализация почвенных растворов резко падает (до 0,10%), содержание хлор-иона менее 0,1 мг-экв/100 г, а натрия - 0,2 - 0,4 мг-экв/100 г почвы.. На других участках, где УГВ ниже «критического» (2,8 м и 3,5 м), орошение не вызывало соленакопления в почвенном профиле (рис. 10, разрезы 16, 18). Минерализация почвенных растворов составляет 0,07 - 0,09 %, содержание хлор-иона - 0,07 - 0,15 мг-экв/100 г (0,003 - 0,005%), натрий-иона - 0,08 - 0,44 мг-экв/100 г. Соли представлены преимущественно гидрокарбонатами кальция (до 0,7 мг-экв), сульфатом кальция (0,2 мг-экв) и За время орошения произошло выщелачивание карбонатов с глубины 0,6 на 0,85 м, т.е. карбонаты кальция перемещены из горизонта А1В в горизонт В1. В результате этого происходит повышение щелочности (рН) иллювиальных горизонтов от 6,1 до 7,6. Объемная масса составляет 1,20-1,69 г/см , общая скважность - 36 - 53%, влажность (в середине августа) - от 4,1 - 6,8 до 15,8 -19,1%, наименьшая влагоемкость - 7,7 - 27,8%, запас влаги в интервале глубин 0,0 - 1,5 м колеблется от 590 - 834 до 1580 - 3328 м3/га. Орошение маломинерализованными (0,2 - 0,5 г/л) водами рек и прудов гидрокарбонатного кальциевого состава с высокими ирригационными показателями в благоприятных гидрогеолого-мелиоративных условиях (наличие дренажа и глубокое залегание грунтовых вод) не вызывает резких изменений в водно-солевом и поглощающем комплексе почв. Лишь при повышенном внесении удобрений наблюдается накопление нитратов в почвенном растворе (рис. 11, разрез 4). Вообще же, глубина залегания подземных вод без учета подземного оттока не может являться критерием мелиоративной оценки земель для орошения. По справедливому утверждению С.Ф. Аверьянова (1978), «исходный уровень грунтовых вод до орошения в 15 м при отсутствии условий для естественного подземного оттока не всегда позволяет делать выводы о ненужности дренажа. Так как в ближайшие 8 - 10 лет (или быстрее) грунтовые воды могут подняться до такого уровня, при котором они начнут принимать непосредственное участие в почвообразовательном процессе». Применение для орошения подземных вод повышенной минерализации в Южном Приуралье, как и в целом для Волго-Уральского региона, является актуальной проблемой. В условиях острого дефицита ресурсов пресных вод оно позволит в определенной степени решить задачу водоснабжения орошаемого земледелия. Таким образом, опыт орошения слабосолоноватыми водами (до 2,5 г/л) сложного химического состава свидетельствует о том, что наибольшую опасность (засоление) для почвогрунтов представляет не столько качество оросительной воды, сколько отсутствие оттока с орошаемого массива, высокое (выше «критической глубины») залегание грунтовых вод и участие последних в почвообразовательном процессе. Даже использование пресных вод хорошего ирригационного качества при близком залегании подземных вод и отсутствии естественного оттока не гарантирует от засоления почвогрунтов орошаемых земель. Утилизация стоков крупных животноводческих комплексов в настоящее время - весьма актуальная проблема. Количество стоков одного только свиноводческого комплекса на 54 тыс. голов достигает 0,5 млн. м3 в год, что равно объему бытовых сточных вод почти полумиллионного города (гг. Стерлитамак и
Салават вместе взятые). Опыт эксплуатации подобных объектов в нашей стране и за рубежом показал, что одно из направлений утилизации сточных вод - использование их для орошения сельскохозяйственных культур. Как правило, эти растворы служат комплексным удобрением с высоким содержанием азота, фосфора, калия и других элементов, необходимых для нормальной жизнедеятельности растений. В жидком навозе свиней среднее содержание питательных веществ составляет (%): азота - 7,70, фосфора - 0,65, калия - 0,27, кальция - 0,26, магния - 0,06. Из микрокомпонентов присутствуют (мг/кг при 10% содержании сухого вещества): В - 3,6, Мп - 27,3, Мо - 0,18, Си -1,9, Zn - 36,8. Вместе с тем обогащенные органическим веществом минерализованные стоки животноводческих комплексов при высоких поливных и оросительных нормах и сложных гидрогеолого-мелиоративных условиях могут вызвать
