Введение к работе
Актуальность проблеми. Возрастающие темпи развития сельского хозяйства и промышленного производства связаны с интенсивным использованием природных ресурсов и сопровождаются ростом выбросов вредных веществ в окружающую среду, что, в свою очередь, наносит ощутимый урон здоровью населения, животному и растительному миру, почвенному покрову.
В настоящее время загрязнение окружающей среди приобрело глобалышй характер и стало проблемой мирового значения, в связи с чем вопросы охраны биосферы неоднократно рассматривались на заседаниях Генеральной Ассамблеи и различных конференциях ООН, а также в ЮНЕСКО.
Среди загрязнителей биосферы особую роль играют-группа так называемых "агрохимикатов" (нитраты, нитриты, аммоний, фосфаты, аммиак, пестипиды и др.), которые при интенсификации земледелия не только расширяют возможности целенаправленного управления продуктивностью агроэкосистем, но и резко усиливают нагрузку на почвенный покров. Немаловажную роль играют тяжелые металлы и неко -торые микроэлементы, которые, мигрируя, загрязняют на своем пути блоки природных и антропогенных ландшафтов. Важнейшими загрязнителями ландшафтов считаются пыль, угарные и углекислые газы, окислы серы и азота, углеводороды, фтор, фенолы, нефтепродукты и некоторые синтетические органические вещества. Недостаточная осведомленность о природе и масштабах загрязнения ландшафтов этими ингредиентами приводит к недооценке их воздействия на животных, растения и человека.
Для успешного решения многих научных и практических задач экологии и сельскохозяйственной мелиорации, а также охраны окружающей среды требуется комплексный подход. С этой позиции арид -1шо регионы, в том числе Ферганская долина, остаются недостаточно изученными. Таким образом, изучение всего многообразия процессов миграции, концентрации и рассеивания элементов и соединений в ландшафтах и их взаимодействие с окружающей средой становится одной из актуальных теоретических и практических задач современности.
Паль и задачи исследования. Целью настоящей работы является комплексная характеристика и анализ ландшафтов, установление общих закономерностей распределения природных и техногенішх потоков
и их соединений, особенностей их влияния на ландшафт.
Реализация поставлешюй-цели ставит для решения следующие задачи:
установите закономерности распределения атмосферных ингредиентов и микроэлементов, включая тяжелые металлы, в атмосфере фонових и техногенно загрязненных районов;
оценить воздействие промышленности урбанизированного ре -гиона (крупного города) на загрязнение атмосферного воздуха окислами азота, сери, углерода и почви фтором, органическими веществами и тяжелыми металлами;
изучить химический состав поверхностных, коллекторно-дре-нажлых, подземных вод и их генезис, проблемы их использования;
изучить и обобщить основные почвеяно-геохимические характеристики ландшафтов сероземного почвенного покрова и пустынной зоны, выявить некоторые специфические особенности;
выявить основные закономерности миграции микро- и макроэлементов и некоторых органических соединений в ландшафтах пус -тинного и сероземного поясов, обосновать почвенно-малиоративные и геохимические критерии оценки состояния ландшафтов;
оценить агрогеохимические последствия применения повышенных доз минеральных удобрений и роль техногенеза в процессах миграции солей;
оценить последствия биогеохимических провинций, недоста -точности и избыточности на примере галоидов;
выяснить роль ареалов на поглощение растениями элементов, их миграции на участках'разной степени ыелиорированности, разработать принципы возделывания сельскохозяйственных культур с целью улучшения качества ландшафтов и урожая.
Научная новизна,. Установлены пространственно-временные распределения атмосферных ингредиентов (пиль, СО, ио2 , но , зо2 , HHj , so4 , ш? , фенол, формальдегид) и натрия, железа, а также ряда микроэлементов. Выявлен генезис этих микроэлементов и ингредиентов в атмосфере.
Предложен и использован комплексный подход в исследовании аэрозолей атмосферы фонового и загрязненного районов, заключаю -щийся в учете особенностей распределения микро- и макроэлементов на основе методологии геохимии ландшафта и мелиоративной
географии.
Показано, что в зависимости от почвенно-географических и ландшафтно-мелиоративннх условий внесешіе больших доз минераль -них удобрений и пестицидов приводит к загрязнению почв и других компонентов ландшафта отдельными микроэлементами (Р , Ла, Мп и др.) и пестицидами, их миграции в зависимости от свойств и видов геохимических барьеров в блоках ландшафтов.
Выявлен генезис п отличительные черты загрязнителей (агро -химикат!?, железо и микроэлементы) в повэрхностштх п подземных водах региона, на основе которого разработаны принципы почвенно-мелиоративного районирования земель и выделаны провшщии по концентрации микроэлементов и содержании агрохимикатов.
Разработаны принципы и методы использования загрязненных коллекторно-дренажных вод повышенной минерализации.
Установлены региональные особенности галогенов на основе комплексного анализа загрязнения мелиорированных и естественных ландшафтов и отклика организмов. Изучены некоторые особенности микроэлементного состава почв и пород на основе почвенно-мелио -ративного и ландшафтно-геохимичеокого профилей. Установлены особенности распределения микроэлементов в сероземной и пустынной зонах, а также в условиях ороиения и целины. Прп этом установлены провинции недостаточности и избыточности микроэлементов.
Выявлены особенности миграции микроэлементов в катепах в зависимости от степени эродпрованности светлых и типичных сероземов различной давности орошения и освоения. .
Показаны радиальная миграция микро- и макроэлементов как в условиях засоления почв, так п в провинциях с избыточным содержанием ртути, мышьяка, сурьмы и стронция.
С учетом выявленных особенностей ландшафтов Ферганской до-лига и на основе ландшафтно-мелиоратипного анализа разработаны рекомендации по их рациональному использования и улучшению.
Защищаемые полояенпя. Перечисленный круг вопросов составляет суть основных положений, выносимых на зщиту. Для решения различных почвенно-мелиоративных и экологических проблем, возникающих при интенсивном росте промышленности и сельскохозяйственного производства, предлояен научно-исследовательский агрогеохи-мический подход, включающий оценку приземного слоя атмосферы,
растительного и животного мира, почвы, почвообразугощих пород, поверхностных и подземных вод.
Теоретическая и практическая значимость. Работа является научно-практическим исследованием, вносящим вклад в решение ак -туальной научной проблемы техногенезе в условиях густонаселеняо-го, преимущественно аграрного, региона. Полученные результаты расширяют и уточняют сведения о характере загрязнения и степени нарушения ландшафтов под влиянием антропогенного (и естественного) фактора, способствуют выяснению ряда спорных и недостаточно освещенных вопросов.
Обоснована высокая вероятность возникновения отрицательных экологических последствий при применении в орошаемом земледелии повышенных доз минеральных удобрений. Внесение таких доз в ландшафтах не сопровождалось ростом урожайности выращиваемых сельс -нехозяйственных культур, а способствовало увеличению содержания ряда микроэлементов в почве (фтора, мышьяка и др.).
Описано экологическое значение почвенно-мелиоративных фак -торов загрязнения,, на основе которых молодо разработать оптимальную экологическую модель для ряда почв.
Объекты и методы исследования. В диссертации изложены результаты исследований, проведенных автором в Ферганской долине за период с 1972 по I9SO гг. при выполнении плановых научно-иссле -довательекгос работ. Фактический материал был собран автором при проведении полевых исследовании в пустынной, сероземной, а такче горной и предгорной зонах долины.
Объектами изучения были техногенно затязнелные и относительно незагрязненные засоленные почеы, солончаки, поверхностные и подземные воды, растительность, приземной слой атмосферы.
Построены три почвенно-мелиоративных простая, которыми ох -вачены все элементарные ландшафты долины в каскада. Один профиль проходит через Центральную Фергану и охватывает все зоны с севера на юг, при этом на кагдоч элементарном ландшафте зало;:&ны один опорный разрзз и 3-4 полуямг глубиной І00-І2О см. Всего заложено 12 опорних разрезов и 42 полуямы, из которых, в зависимости от целе", составлены соеннпо образцы почв.
Два других поо"::дя охватывают север Фооганском долины, где зало-сены 2 разрезов в пустынно": и части и столько ";е в сероземной
зоне. Миграция элементов в Центральной Фергане изучена в солончаковых и орошаемых ландшафтах. Наложены 17 разрезов на территории совхозов Задарышского района Намангансксй области п Кировского района Ферганской области, взяты образны почв и грунтовых вод. Почвенно-.мелиоративный профиль заложен на севере На.манганс-кой области. Он охватывает сероземы Янгикурганского и луговые почвы Наманганского районов. Дія ого описания заложены 21 разрез и взяты образцы почв и грунтовых вод. Образцы почв и грунтовых вод солончаковых ландшафтов взяты на территории совхоза "Правда" Ахунбабаевского района.
В целях изучения влияния минерализованных, относительно загрязненных вод на некоторые свойства почв и растении, с весны 1972 года по осень 1974 года были^'проведены исследования в сов -хозе им.XX партсъезда Кировского района Ферганской области, на староорогааемнх лугово-сазовых, легкосуглишістіїх почвах пустынной зоны. Варианты опытов следующие: 1-й полив - речной водой нормой 1200 м3/га (разрез 5); 2-й полив - минерализованной (коллекторно-дренажной) водой нормой 1200 м3/га (разрез 6); 3-й полив - речнсй (800 м3/га) и минерализованной водой нормой 1200 м3/га (разрез 7); 4-й, 1-й и 2-й поливы - речной водой и минерализованной водой нормой 1200 м3/га (разрез 8). Во всех вариантах, в соответствии с программой исследований, брали образцы почвы из пахотного и подпахотного слоев, а далее, через 20 си, до грунтовых вод. Кроме того, весной, осенью и перед кандым поливом отбирали пробы речной, грунтовой и дренажной воды.
В 1975-1978 гг. были проведены серии модельных опытов. Брались орошаемые лугово-сазовые, незаселенные почвы с содержанием хлора 0,01$. Были созданы 3 фона засоления по хлор-иону: 0,01; 0,03 и 0,06$. Опыты проводили в 4-6-кратной повторності!.
Химический анализ воды, определение гумуса и его группового состава, состава поглощенных оснований, гипса, сернокислых и углекислых солей магния и кальция, валових и подвижных форм азота, фосфора, калия, а также серн в почвах и растениях осуществлялись по общепринятой методике СоюзНИХИ (1978) и по Руководству по химическому анализу почв (Аринушкина, 1971). Валовые и подвигане формы микроэлементов меди, цинка, кобальта, марганца, бора, а также некоторые пестициды в почвах и растениях определялись в
областной агрохимлаборатории.
Схема опыта
НомерІВариант опыта і Срок внесения удобрений, г/сосуд
вари-! ! при набивке !3-4 н.л.,!бутониэа-!цвете-
анта ! ! азот Іфосфор ! азот !ыия. !ние
! ! ! ! ! азот ! азот
-
Контроль -
-
Азотнокислый
аммоний 1,5 6,0 1,5 2,0 2,0
-
Сульфат аммония 1,5 6,0 1,5 2,0 2,0
-
Мочевина 1,5 . 6,0 1,5 2,0 . 2,0
-
Мочевина -формальдегид-
ное удобрение 7,0 6,0
Анализ ряда микроэлементов проводился в Институте ядерной физики АН РУз. Кроме того, был обобщен и тщательно проанализирован обширный материал литературных источников и данных Узгидро -мета республики.
Математическая обработка была проведена по Доспехову, а также на основе разработанной автором программы для ЭВМ типа ДВК-2 на языке Бейсик.
В трактовке ландшафтно-геохимических явлений был использо -ван системный подход Парельмана (1975).
Апробация работ;». Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на всесоюзных, республиканских и вузовских научных конференциях, симпозиумах, семинарах; на научно-практи -ческих и практических конференциях профессорско-преподавательского состава Наманганского госпединститута (Наманган, 1979, 1981, 1983, 1987, 1989); на Всесоюзной конференции по использованию минерализованных вод в сельском хозяйстве (Ашхабад, 1979); на республиканской конференции молодых ученых, аспирантов и специалистов (Ташкент,. 1978, 1980); на республиканской конференции "Актуальные проблемы окружающей среды и рациональное использова-
ние природных ресурсов" (Ташкент, 1980); на научно-техническом совещании (Бухара, 1980) по круглогодичному использованию орошаемых земель (Ташкент, 1982); на республиканском совещании по проблемам повышения плодородия орошаемых земель Узбекистана (Тага -кент, 1982); на республиканской конференции (Дкизак, 1983); на П и Ш съездах ГО Узбекистана (Ташкент, 1985, 1990); на П съезде ГО Туркменистана (Ашхабад, 1985); на ІУ Всесоюзной научной кон -ференции "Закономерности проявления эрозионннх и русловых процессов в различных природных условиях" (Москва, 1987); на Всесоюз -ной конференции "Картография и научно-технический прогресс" (Харьков, 1988); на Всесоюзной конференции "Экологические и экономические аспекты мелиорации" (Таллинн, 1988); на Среднеазиатской научной конференции "Миграция солей в Средней Азии и Казах -стане" (Ташкент, 1989); на Всесоюзной конференции "Проблемы комплексной мелиорации земель" (Саратов, 1989); на республиканской конференціш "Актуальные проблемі социально-экономического районирования и географии населения" (Наманган, 1989); на республиканской конференции по проблемам экологии и охраны природных ресурсов (Ош, 1990); на Всесоюзной конференции по структуре почвенного покрова (Пушино, 1989); на I делегатском съезде почвоведов Узбекистана (Ташкент, 1990); на заседании Московского филиала ГО СССР (Москва, 1990); на Всесоюзном совещании "Геохимия техноге -неза" (Минск, 1991).
Публикации. Результаты исследований по диссертационной работе изложены в 46 научных работах и опубликованы во всесоюзных, республиканских научно-практических журналах и сборниках трудов, в том числе одно методическое указание.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 261 странице машинописного текста и имеет приложение на 100 страни -цах, содержит 62 таблицы и 9 рисунков. Список литературы включает 309 наименований, в том числе 6 иностранных авторов.
