Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Ландшафтно-геофизическая оценка техногенной трансформации геосистем

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Ландшафтно-геофизическая оценка техногенной трансформации геосистем"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

РГ Б ОД

1 5 ДНК Шо

На правах рукописи УДК 911.2:551.4

ПАЛКИН Олег Юрьевич

ЛАНДШАФТН0-ГЕ0ФИЗИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ГЕОСИСТЕМ (на примере западного участка КАТЭКа)

Специальность 11.00.01 - физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Иркутск - 1996

Работа выполнена в Институте географии СО РАН

Научные руководители: доктор географических наук

Юрий Михайлович Семенов, кандидат географических наук

Витольд Витальевич Буфал.

Официальные оппоненты: доктор географических наук

Виталий Андрианович Кузьмин, кандидат географических наук

Сильва Алексеевна Филиппова.

Ведущая организация: Бурятский государственный

Защита диссертации состоится 24 декабря 1996 г. в ю ч. на на заседании Диссертационного совета Д-002.60.02 при Институте географии СО РАН по адресу: 664033, Иркутск, Уланбаторекая, 1.

Факс: (3952)46-77-17; E-mail: ROOTOIRIGS. IRKUTSK. SU.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим отправлять по указанному адресу ученому секретарю совета.

Автореферат разослан 22 ноября 1996 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

универсистет.

кандидат географических наук

Е.Г. Суворов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы определяется формированием в южных районах Красноярского края Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса (КАТЭК) - в перспектизе крупнейшего территориально-производственного комплекса страны по добыче угля и производству электроэнергии. Кроме этого данный район (Назаровская котловина) характеризуется высокой степенью концентрации сельскохозяйственного производства. Все это обусловливает необходимость многостороннего комплексного подхода к изучению, освоению и рациональному использованию рассматриваемой территории.

Оценка и прогноз воздействия крупных промышленных объектов на компонента окружающей среды возможны только на основе количественной информации об отдельных природных процессах, их энергетических или вещественных составляющих. Поэтому поиск рациональных приемов количественной оценки природных образований с позиций геофизики ландшафта, с учетом их спонтанной и антропогенной динамики приобретает особое значение в районах с усиливающимся воздействием техногенных факторов. Недостаточная изученность вопросов оценки геосистем с позиций геофизики ландшафта и необходимость поиска новых методов определили научную целесообразность исследований.

Основная цель данной работы состоит в теоретическом обосновании и разработке методики ландшафтно-геофизической оценки состояния геосистем в условиях интенсивного техногенного воздействия со стороны предприятий топливно-энергетического комплекса.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

- изучить ландшафтно-морфологические и ландшафтно-геофизические особенности геосистем Назаровской лесостепи;

- изучить тепловой и радиационный режим наиболее распространенных топогеосистем и охарактеризовать пространственную дифференциацию радиационного баланса на региональном уровне;

- провести экспериментальное изучение трансформации ланд-шафтно-геофизических и ландшафтно-геохимических параметров при взаимодействии природных и техногенных потоков вещества в условиях загрязнения модельных агроценозов золой Березовской ГРЭС;

- оценить устойчивость геосистем Назаровской котловины к техногенному воздействию на основе выработанных подходов.

Диссертационная работа выполнена в лаборатории региональной климатологии Института географии СО РАН в рамках тем плана НИР Института "Ландшафтно-геохимические исследования геосистем", "Выявление критических уровней ландшафтопользования на основе пространственно-временной изменчивости геосистем" и инициативного научного проекта РФФИ "Ландшафтное прогнозирование на базе стационарных и экспериментальных исследований состояний геосистем".

Объекты и методы исследований. Фактическими материалами, лежащими в основе выполненной работы, послужили стационарные и экспедиционные наблюдения Института географии СО РАН, в которых автор принимал личное участие, а также данные наблюдений на сети станций Красноярского УГМС. Сбор экспериментальных данных проводился в составе Березовского физико-географического отряда Канс-ко-Ачинской комплексной экспедиции в течение полевых сезонов 1988-94 гг.

Методической базой для проведения исследования послужили теория и практика геофизики ландшафтов. Истоки этого научного направления, связанные с идеями А.И.Воейкова и В.В.Докучаева, были разработаны А.А.Григорьевым и М. И.Будыко, а затем успешно развивались в трудах И.П.Герасимова, Д.Л.Арманда, К.Н.Дьяконова, А.В.Павлова, Н.Л.Беручашвили и других ученых.

Наблюдения проводились как в условно-естественных, так и в антропогенно-измененных геосистемах. Измерение и расчет элементов радиационного и теплового балансов на открытых участках проводились по методике ГГО им. А.И.Воейкова, теплобалансовые наблюдения в лесу - по методике Института географии РАН (Раунер, 1982). Экспериментальные работы по моделированию техногенного воздействия проводились в полевых условиях на искусственных агроценозах с различным уровнем загрязнения золой ГРЭС. Почвенно-физические и химико-аналитические исследования проводились по общепринятым методикам (Аринушкина. 1970; Корчагина, 1986).

Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые изучен тепловой баланс некоторых геосистем Назаровской котловины, выявлены особенности его формирования в зависимости от вну-триландшафтных условий. На основе многолетнего модельного эксперимента проведена комплексная оценка воздействия твердого техногенного вещества (золы) на агроценозы и даны рекомендации по использованию зольных отходов в сельскохозяйственном производстве.

Предложен способ оценки и составлена картосхема устойчивости геосистем к аэральным техногенным выбросам.

Практическая значимость работы определяется возможностью использования результатов исследований ландшафтно-геофизических аспектов организации геосистем при разработке программ оптимизации природопользования для территории западного участка КАТЭНа, а также в качестве базовой информации при создании системы экологического мониторинга. Материалы автора использованы в научных записках и отчетах Института географии СО РАН.

Апробация и публикация результатов исследований. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях лабораторий климатологии и комплексных физико-географических проблем, международной конференции по экологии Сибири "СибЭко'93" (Листвянка, 1993), конференции "Почвы и повышение их производительной способности" (Красноярск, 1993), семинаре-конференции "Стационарные географические исследования и ландшафтное прогнозирование" (Иркутск, 1994), конференции "Российский фонд фундаментальных исследований в Сибирском регионе (земная кора и мантия)" (Иркутск, 1995), IX совещании географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 1995). Их основное содержание изложено в 8 публикациях.

Объем работы и ее структура. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложена на 153 страницах машинописного текста, включает 19 таблиц, иллюстрирована 18 рисунками. Список использованной литературы состоит из 173 наименований.

Во введении обосновывается актуальность темы, определяются цель и задачи исследования, его объекты и методы, научная новизна и практическое значение работы, формулируются основные положения, выносимые на защиту. В 1-ой главе изложены основные теоретические положения и методические подходы геофизики ландшафтов в изучении естественных и антропогенно измененных геосистем. 2-я глава посвящена физико-географическим условиям формирования ландшафтно-ге-офизических параметров геосистем Назаровской котловины. В 3-ей главе рассматриваются закономерности формирования и пространственная дифференциация теплового баланса геосистем исследуемой территории. В 4-ой.главе представлены результаты изучения функционирования агроценоза в условиях техногенного загрязнения. В 5-ой главе дается оценка степени устойчивости геосистем Назаровской котловины к техногенному воздействию. В заключении подведены итоги исследований, сформулированы основные выводы.

- 6 -

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ

В соответствии с результатами исследований сформулированы следующие основные положения, которые являются предметом защиты диссертации.

1. Различия в тепловом режиме топогеосистем Назаровской лесостепи определяются их ланджфтноа структурой, характером и уровнем антропогенных нагрузок, а пространственное распределение радиационного баланса отражает особенности региональной ландшафтной структуры.

При постановке и проведении исследований мы исходили из положений о взаимосвязи на топологическом уровне энергетических процессов, относительно устойчивой характеристикой которых является структура теплового баланса, с другими ландшафтными процессами. Их анализ которой служит важной типологической характеристикой массоэнергообмена в геосистемах и служит одним из способов изучения динамики и функционирования ландшафта (Дроздов, 1974).

Изучен тепловой режим 3 наиболее распространенных геосистем Назаровской лесостепи: пшеничного агроценоза, разнотравного осте-пненного луга и березового леса.

Агрогеосистемы. Отражательная способность агроценозов в течение вегетационного периода в среднем составляет 22-23 %, имея "вегетационный" ход: в мае альбедо (А) поля составляет 15-16, в июне и июле - 19-22 %. В августе, по мере созревания зерновых, альбедо достигает величин 25-26 %, а в сентябре, после их уборки, снижается до 20 %. Максимальные значения радиационного баланса (Ю отмечаются в июле, составляют при безоблачном небе в среднем в полуденные часы 0,32-0,36 кВт/мг, за сутки - 9,83 МДж/мг.

Основная статья расхода И - затраты тепла на испарение (ЬЕ), которые в разные годы наблюдения составляли от 6,7 до 8,1 МДж/мгсут (68-78 % от И). На турбулентный обмен (V) затрачивается от 2,0 до 2,7 МДж/мгсут (22-28 % радиационного тепла). Кривая суточного хода величин V имеет четко выраженный максимум, достигающий 0,12 кВт/м2 в полуденные часы и минимум до -0.05 кВт/мг - в ночные. Поток тепла в почву (Р) в июле положителен и составляет 0,2-0,4 Мдж/м2 (2-4% от Ю.

Остешенная разнотравно-луговая геосистема. Исследования показали, что отражательная способность лугов несколько выше, чем агроценозов. Альбедо разнотравной фации в летний период превышает соответствующий показатель пшеничного поля на 2-3 %, составляя 26 %, в зимний и переходный периоды эти показатели близки. В среднем за год величина А составляет приблизительно 32 %. Средние значения й за июль в различные годы изменяются от 10,2 до 12,0 МДж/м2сут. Основная часть тепла на открытых площадках расходуется на испарение, так его интенсивность здесь выше, чем на пшеничном поле - 7,0-8,6 МДж/м^суг (63-75 % от К).

На турбулентный обмен на лугу в разные годы наблюдения затрачивается 26-36 % радиационного тепла (3,0-4,0% от И). Величины V в течение суток положительны и лишь при плотной облачности могут принимать небольшие отрицательные значения. Суточный максимум затрат тепла на турбулентный теплообмен сдвинут на послеполуденные часы. Кривая суточного хода величин V имеет четко выраженные максимум, достигающий 0,15 кВт/м2 в полуденные часы, и минимум - до -0.03 кВт/мг - в ночные. Теплообмен в почвах (Р) луговых фаций в июле положителен - 0,1-0,3 МДж/м2сут (1-3 от Ю.

Мелколиственная Фация (березовый лес). В отличие от открытой поверхности под пологом березового леса в суточном ходе радиационного баланса отмечаются некоторые отклонения. Кривые суточного хода К выположены, максимум значения под пологом мелколиственного леса приходится на предполуденные часы, что связано с изменением проницаемости растительного полога в течение суток в зависимости от высоты Солнца. Радиационный баланс под пологом мелколиственного леса при его полном облиствении ке превышает днем 0,1 кВт/м2, изменяясь в пределах 0,04-0,06 кВт/м2, а за сутки составляет 1,3-1,6 МДж/м2.

Основная расходная статья теплового баланса - затраты тепла на испарение. Кривая суточного хода затрат тепла на испарение может иметь несколько экстремумов в предполуденные и послеполуденные часы. Затраты тепла на испарение под пологом леса могут составлять при ясной погоде 1,3-1,5 МДж/м2сут, практически достигая величин радиационного баланса. Особенно интенсивно влага испаряется во вторую половину дня. Суточные затраты тепла на испарение на открытой площадке достигают 7-8 МДж/мг, что в 4-5 раз больше, чем под пологом леса. На испарение кроме радиационного

баланса расходуется часть тепла, поступающего от крон, поскольку турбулентный теплообмен в полкроновом пространстве отрицателен. Величина его незначительна по сравнению с открытой поверхностью, но в процентном выражении он составляет 3-5 % от.Я.

Наблюдаемые в подкроновом пространстве экстремумы суточных изменений величин потока тепла в почву связаны с особенностью распределения тепла в древостое и почве. Тепловой поток попеременно направлен то от почвы в приземный слой воздуха к кронам, то наоборот в зависимости от интенсивности прогревания крон и почвы. Его абсолютные величины не превышает 0,08-0,12 МДж/мг. Поток тепла в почву составляет здесь до 8 % от радиационного баланса.

При ландшафтной индикаций растительный покров выступает в качестве физиономического признака. В связи с этим для пространственной дифференциации радиационного баланса Назаровской лесостепи в качестве основы использовалась карта растительности масштаба 1:500 ООО (Волкова,1985). В пределах выделенных макроге-охор (Семенов,1985) выявлены однородные по растительному покрову, а точнее, по его оптическим свойствам, контуры. Для каждого вида естественной поверхности рассчитан радиационный баланс (в июле) с использованием зависимости:

I? = О (1 - А) - 1зф , где й - суммарная радиация, 1эф - эффективное излучение.

. В работе использованы расчетные величины й (Буфал и др., 1980), альбедо основных видов подстилающей поверхности Назаровской лесостепи, полученные автором в районе исследования, а также альбедо сопоставимых растительных сообществ в других районах по литературным источникам. Поскольку данных по эффективному излучению естественных поверхностей крайне недостаточно, дифференцированный подход при изучении его пространственного изменения не применялся. В результате расчетов Б получены следующие отношения его величины для естественных покровов к фоновым значениям №0), характерным для открытых участков (Пивоварова,1977):

Темнохвойный Мелколиственные и Болота Сельскохозяйст-лес смешанные леса венные земли

1.15-1.18 1.10-1.12 1.0-1.11 0.91-0.98

Полученные величины 1?/110 хорошо согласуются с результатами наблюдений автора и не противоречат литературным данным. Анало-

Рис. i Пространственная дифференциация радиационного баланса

е зависимости

ш *

3

I

сО 1

от характера подстилающей поверхности. I - 380-390 ВДж/м2мес, темнохвойные леса; 2 - 360-370 ¿аДж/лАгас, мелколиственные и смешанные леса; 3 - 300-320 МДК 'кЛирг, сельскохозяйственные земли; 4 - 330-34й ВДж/м^

~мес, болота и заболоченные земли.

гичные рассчеты, проведенные с учетом пространственного распределения и и 1эв. позволили построить карту радиационного баланса всей рассматриваемой территории для июля (рис. 1).

2. Экспериментальное моделирование функционирования агроце-нозов в условиях техногенного загрязнения - основа прогноза антропогенной трансформации геосистем и поиска путей оптшзацш взаимодействия человека со средой обитания в районе первоочередного формирования объектов КАТЭКа.

Воздействие техногенного вещества (золы Березовской ГРЭС-1) на геофизические, геохимические и биологические параметры агроце-нозов исследовалось на протяжении трех вегетационных сезонов посредством экспериментального моделирования, основная часть наблюдений проводилась на 5 площадках-лизиметрах с различным уровнем содержания в почве "летучей" золы, взятой непосредственно с электрических фильтров Березовской ГРЭС-1.

В эксперименте использовалась органо-минеральная масса 'пахотного горизонта чернозема обыкновенного, на каждой площадке она составляла 400 кг (в пересчете на сухую навеску). Площадки-лизиметры (площадь каждой 1 м2) засевались одинаковым количеством пшеницы (сорт "Скала") по 800 зерен (24 г) на 1 м2.

Весной 1992 г. (первый год наблюдений) в почву было внесено следующее количество золы: пл. 1 (контроль) - 0, пл. 2 - 1 % (4 кг), пл. 3 - 2 % (8 кг), пл. 4 - 4 % (16 кг), пл.5 - 6 % золы от массы почвы (24 кг золы на 1м2). Весной 1993 г. (второй год наблюдений) в почву площадок была внесена очередная доза золы в тех ких же-количествах, что и год назад, то есть ее концентрация в .почве площадок была увеличена вдвое, составив на пл. 2 - 2 % (8 КГ),. ПЛ. 3 - 4 % (16 КГ), ПЛ. 4 - 8 % (32 КГ), ПЛ. 5 - 12 % (48 кг золы на 1 м2). На третий (1994) год наблюдений зола в почву площадок-лизиметров не вносилась.

На площадках исследовались динамика содержания углекислоты почвенного воздуха, влажности и температуры почвы, физико-химические свойства почвы, микроэлементный состав растительности и биологическая продуктивность агроценозов.

Внесение-золы ГРЭС в почву во многом изменяет ее агрофизические свойства. Гранулометрический состав пахотного горизонта чер-

- и -

нозема обыкновенного из тяжелосуглинистого пылевато-иловатого в незагрязненной почве трансформируется в тяжелосуглинистый пылева-токрупнопылеватый при дозах золы 2-4 %, среднесуглинистый песча-нокрупнопылеватый при 8 % и супесчаный крупнопылевато-песчаный при 12 %. Уже одно это приводит к тому, что в почвах с разной концентрацией золы некоторые показатели сильно различаются. Во всех вариантах с золой плотность сложения почвы ниже, чем на контроле. Снижение объемного веса почвы под действием золы сопровождается ростом общей пористости и аэрации пахотного слоя, что приводит к улучшению воздушного режима почвы.

Облегчение гранулометрического состава и уменьшение плотности почвы после внесения золы ведет к усилению фильтрации влаги и, следовательно, к некоторому уменьшению влагозапаса почвы: с увеличением степени загрязнения запасы влаги в почве лизиметров ниже во все сроки наблюдения.

Внесенная зола оказывает заметное влияние на температурный режим почв: температура корнеобитаемого слоя почвы всех площадок с золой выше контроля, причем различия достигают 1,5°С. Повышение температуры связано, по-видимому, с изменением влажности почв, поскольку снижение влагозапаса приводит к уменьшению количества тепла, расходуемого почвой на испарение.

Внесение золы бурых углей не только обогащает почву химическими элементами, но и изменяет ее свойства: повышает рН, увеличивает поглотительную способность почвы, концентрации Са и в составе обменных оснований и почвенном растворе, улучшает водно-воздушный режим. Тем самым зола существенно влияет на доступность растениям многих химических элементов, подвижность которых в большинстве случаев снижается вследствие указанных изменений в свойствах почвы, которые связаны как с эффектом "разбавления" почвы золой, так и с качественными изменениями минеральной и органической составляющих почвы.

Результаты анализов пахотного горизонта искусственных агро-ценозов, проведенных в образцах, взятых, через год (в 1993 г.) и через 2 года (в 1994 г.) после внесения золы, обнаружили снижение количества углер.ода гумуса относительно контроля (табл.1). С повышением дозы золы наблюдается синхронное увеличение рН водной суспензии, содержания обменных оснований и С0г почвенных карбонатов, что объясняется прямым воздействием загрязнителя. Увеличение

Таблица 1

Некоторые физико-химические свойства пахотного горизонта чернозема обыкновенного при разной степени загрязнения золой (1993 г.)

Объект рН волн. ^обц. % К, 0/ /0 С/К Обменные основания, ИГ-5КВ/100 г С02 карб. %

Са+ + + сумма

Почва без золы 6,83 6,45 0,28 23,0 40,72 5,74 46,46 1,61

Почва+ 2% золы 7,70 6, 21 0,28 22,2 44. 16 5,88 50,04 3, 08

Почва+ 4% золы 8. 05 6, 05 0,30 20,2 49,74 5,46 55,20 3,27

Почва+ 8% золы 8,40 5,91 0,31 19, 1 54,25 8,34 62,59 3,50

Почва+12% золы 8. 70 5,65 0,35 16,1 59,19 7,33 66,92 3,86

с дозой золы количества общего N связано, по-видимому, с усилением азотфиксации вследствие улучшения аэрации и повышения рН.

Внесенная зола оказывает заметное воздействие и на растения. Показатели биопродуктивности яровой пшеницы, выращенной в год внесения золы, максимальны при дозе золы в 4 % (табл.2).

Таблица 2

Изменение показателей биопродуктивности яровой пшеницы в агроценозах при разной степени загрязнения золой ГРЭС (1993 г.)

Объект Доза Вес ко- Вес Урожай- Прибавка

золы. лосьев. зерна. ность, урож-ти.

т/га г/м2 г/м2 ц/га ц/га

Почва без золы 0 387,2 104,1 10,4 0

Почва+ 2% золы 80 674,0 198,1 19.8 +9,4

Почва+ 4% золы 160 884,3 257,8 25,8 +15,4

Почва+ 8% золы 320 591,5 166,6 16,7 +6,3

Почва+12% золы 480 133,2 18,4 1,8 -8,6

Исходя из полученных результатов, допустимым уровнем нагрузки на агроценозы следует считать кумулятивную дозу золы не более

2-4 % от массы почвы, что составляет 80-160 т/га. Критической нагрузкой золы является доза 200-400 т/га, недопустимой - свыше 400 т/га.

3. Совместнш учет особенностей ландшафтно-морфологического, ландшфтно-геофизического и ландшафто-геохимического пространственного распределения показателей при оценке современнозо состояния геосистем делает возможным картографирование территории по степени устойчивости природных образований к техногенному воздействию путем расчета коэффициента самоочищения и ранжирования выделов.

Идея создания карты, показывающей количественно обоснованные выделы геосистем с различной степенью их способности к самоочищению от продуктов техногенеза основывалась на необходимости картографического документа, могущего служить основой при разработке оперативных карт состояния геосистем в условиях воздействия промышленных выбросов с учетом их способности противостоять техногенному прессу. Одним из важнейших моментов при этом является выяв-деление устойчивости геосистем, которая понимается в настоящей работе как способность системы активно сохранять свою структуру и характер функционирования в пространстве и во времени при изменяющихся условиях среды (Куприянова, 1983). Устойчивость геосистем к техногенному фактору во многом определяется их способностью к самоочищению, которая связана со скоростью трансформации и выноса техногенных веществ за пределы геосистем (Глазовская, 1981; Гла-зовская, Солнцева, 1989; Паулюкявичус, Грабаускене, 1989).

Поэтому картосхема устойчивости геосистем Назаровской лесостепи к аэральным техногенным выбросам, в качестве основы которой использована ландшафтная карта (Семенов, 1985), разрабатывалась на базе результатов изучения факторов, обеспечивающих самоочищение геосистем. На ней показаны ареалы природных образований, ранжированные по безразмерному коэффициенту устойчивости К31, который рассчитывался с учетом ряда ландшафтно-морфологических, ланд-шафтно-геофизических и ландшафтно-геохимических показателей, предложенных ранее (Семенов, Суворов, Мартынов, Палкин, 1993).

Выбор параметров, отражающих условия самоочищения геосистем, основывался на анализе литературных источников и данных исследо-

ваний, проведенных, по теме настоящей работы.

В ходе изучения пространственной дифференциации теплового баланса, экспериментального моделирования взаимодействия искусственных агроценозов с техногенными загрязнителями и анализа фондовых материалов Канско-Ачинской экспедиции с учетом опубликованных вышеперечисленными авторами рекомендаций в качестве показателей, влияющих на скорость самоочищения компонентов геосистем от аэральных техногенных загрязнений, были выбраны:

- степень залесенности территории (наличие биогеохимического барьера),

- положение геосистем в ландшафтно-геохимическом макросопряжении (возможности латерального выноса или аккумуляции загрязняющих веществ),

- годовое количество атмосферных осадков (возможность растворения веществ-загрязнителей и их "подготовка" к латеральному или радиальному выносу),

- мощность гумусового горизонта почв и содержание органического вещества (количественная характеристика гумусового сорбцион-ного барьера),

- актуальная кислотность (оперативная интегральная характеристика буферности почв в щелочном плече с позиций нейтрализации "летучей" золы ГРЭС, имеющей сильнощелочную реакцию),

- содержание физической глины и ила (величины, показывающие возможность радиального выноса продуктов техногенеза за счет инфильтрации или, наоборот, их аккумуляции на глинистом сорбционном барьере).

Формула расчета коэффициента самоочищения геосистем от продуктов техногенеза (устойчивости к авральному техногенному загрязнению) имеет следующий вид:

Б + Гп + Н

КВ1 - Г М------------,

Ас + С + Б

где Р - показатель степень залесенности территории (для тайги и подтайги - 1,5; редкостойных лесов паркового типа - 1,25; лесостепи и речных долин - 1,0; степи - 0,75);

М - показатель положения конкретной геосистемы в ландшафтно-геохимическом макросопряжении (для подгольцового пояса - 2,0; среднегорий - 1,75; низкогорий - 1,5; предгорий - 1.25; возвышен-

Рис. 2 Пространственная дифференциация устойчивости геосистем Назаровской лесостепи.

1 - коэффициент устойчивости 0.31-0.43, устойчивость высокая;

2 - 0.2о-0.30, достаточно высокая;

3 - 0.20-0.24, умеренная;

4 - 0.09-0.13, достаточно умеренная;

5 - 0.02-0.08, низкая.

ностей и высоких равнин - 1,0; пологих равнин - 0,75; низин и речных долин - 0,5; заболоченных территорий - 0,25);

О - годовое количество атмосферных осадков (мм/год);

Тй - мощность гумусового горизонта почв (см);

Ас - актуальная кислотность почв в гумусовом горизонте

(РНводн.)'

Н - содержание гумуса (%);

С - содержание физической глины (%);

Б - содержание ила (%).

Для приведения индекса к единому диапазону значений в расчете величин Б, ТЬ, Ас, Н. С и Б использовалось отношение:

Кр ,ТП.АС.Н.С,Э = / (Хтах - Хт1п) ,

где Х1( Хтах, Хт1п - соответственно, текущее, максимальное и минимальное значения расчитываемой величины.

Анализ перечисленных показателей и расчет Кз1 для геомеров и геохор, показанных на карте геосистем Ю.М.Семенова (1985), позволили разработать матрицу сопряженного сравнения групп фаций различных макро- и топогеохор в зависимости от коэффициента устойчивости послужившую основой для легенды картосхемы пространственной дифференциации устойчивости геосистем Назаровской котловины (рис. 2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведено изучение ландшафтно-морфологических и ландшафтно-геофизических особенностей геосистем Назаровской лесостепи, испытывающих интенсивное воздействие со стороны предприятий первой очереди КАТЭКа. Результаты выполненных исследований позволили сформулировать следующие выводы:

1. Особенности теплового и радиационного балансов над разнородными поверхностями связаны со свойствами подстилающих поверхностей и выражаются в различиях над ними геофизических параметров. Максимальные различия отмечаются в радиационном режиме и температуре подстилающих поверхностей.

2. Основная причина различий радиационного режима над разнородными поверхностями - особенности отражения. Остепненные разнотравные луга отражают в середине вегетационного периода 26 %. агроценозы - 20-22 %, мелколиственный березовый лес - 17 % корот-

коволновой солнечной радиации. В результате этих различий, а также различий эффективного излучения, изменяется радиационный баланс исследованных участков, составляя в июле над сельскохозяйственными землями 300-320, над мелколиственными лесами 360-370, над болотами и другими переувлажненными территориями - 330-345 МДж/м2 в месяц.

3. Главная расходная статья теплового баланса всех изученных видов деятельной поверхности - затраты тепла на испарение. На ос-тепненном лугу они составляют в середине вегетационного периода 63-70 %, на агроценозах - 70-78 %. в березовом лесу 96-99 % радиационного баланса.

4. Различия в тепловом режиме топогеосистем определяются их структурой, характером и уровнем антропогенных нагрузок. Пространственное распределение радиационного баланса отражает особенности региональной ландшафтной структуры и территориальной дифференциации уровней ландшафтопользования.

5. Экспериментальное моделирование функционирования агроце-нозов в условиях техногенного загрязнения является основой прогноза антропогенной трансформации геосистем и поиска путей оптимизации взаимодействия человека со средой обитания в районе первоочередного формирования объектов КАТЗКа.

6. Воздействие техногенного вещества в значительной степени сказывается на геофизических показателях агроценоза. Внесение больших доз золы приводит к резкому снижению С02 в почвенном возду-хе_ изменяет структуру почвы_ облегчая ее гранулометрический состав, понижает содержание влаги в почве из-за усиления ее фильтрации и несколько повышает температуру почвы вследствие уменьшения затрат тепла на испарение.

7. Внесенная зола влияет также на ряд физико-химических свойств почвы: с увеличением доз золы синхронно повышаются значения рН водной суспензии почв агроценозсв, увеличивается содержание обменных оснований, несколько снижается количество углерода гумуса, возрастает количество углекислоты карбонатов.

8. На основе совместного использования ландшафтно-морфологи-ческих, ландшафтно-геофизических и ландшафтно-геохимических показателей при оценке современного состояния геосистем составлена картосхема устойчивости геосистем изученной территории к техногенному воздействию на основе ландшафтной карты через расчет ко-

эффициента устойчивости и последующее ранжирование выделов.

9. К геосистемам с высокой степенью устойчивости по отношению к аэральному техногенному загрязнению относятся фации привершинной и крутосклоновой пихтово-кедровой, а также склонов и внут-ригорных понижений кедрово-пихтовой с елью и осиной групп средне-горного и низкогорного темнохвойного класса фаций южно-сибирского горно-таежного среднегорного и низкогорного геома. Достаточно высокая степень устойчивости наиболее характерна для геосистем крутосклоновой березово-лиственничной и склоновой лиственничной групп-низкогорного светлохвойного и смешанного класса фаций южносибирского подтаежного низкогорного и предгорного геома. К геосистемам с умеренной устойчивостью относятся фации склоновых березово-лиственничной и лиственнично-березовой на карбонатных отложениях групп предгорного смешанного класса фаций того же геома. Достаточно умеренная устойчивость характерна для всех групп равнинного и низинного светлохвойного и смешанного класса фаций южно-сибирского подтаежного подгорного и равнинного геома, предгорного березового и подгорного березового классов южно-сибирского островных лесостепей предгорного и подгорного геома, а также равнинного березового класса южно-сибирского островных лесостепей равнинного и низинного геома. К геосистемам с низкой устойчивостью относятся фации низинной березовой, черемухово-березовой группы и их пахотные модификации низинного мелколиственного класса фаций южно-сибирского островных лесостепей равнинного и низинного геома.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Опыт исследования микроклимата геосистем территории КАТЭКа // География и природ, ресурсы. - 1991. - N 4. - С. 157 -160.

2. Усовершенствование газоаналитического метода исследования вания динамики углекислого газа в почве // Там же. - 1993. - Н 1. - С. 177-179.

3. Серия карт как база ландшафтного мониторинга // Ресурсно-экологическое картографирование Сибири на основе современных информационных технологий. - Иркутск: Изд. Ин-та географии СО РАН, 1993. - С. 37-38 (в соавторстве).

4. Ландшафтно-экологический подход к решению проблем оптимизации взаимодействия угольного разреза и прилегающих территорий // "СибЭко'93". Международная конференция по экологии Сибири: Тез. докл. - Иркутск: Изд. Ирк. политехи, ин-та, 1993. - С. 43-44 (в соавторстве).

5. Динамика ландшафтно-геофизических показателей в условиях техногенного загрязнения почвы // География и природ, ресурсы. -1994. - N 1. - С. 193-195.

6. Зола ГРЭС как модификатор свойств почвы // Стационарные географические исследования и ландшафтное прогнозирование. - Иркутск: Изд. Ин-та географии СО РАН, 1994. - С. 26-27 (в соавторстве) .

7. Оценка воздействия внесенной золы бурых углей на агроце-ноз // Там же. - с. 56-57.

8. Ландшафтное прогнозирование как пространственно-временная экстраполяция трендов геосистем // Географические исследования Азиатской России: История и современность. - Иркутск: Изд. Ин-та географии СО РАН, 1995,- С. 51-52 (в соавторстве).

Подписано к печати 19.11.96 г. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ N 59. Ротапринт Института географии СО РАН.