Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оценка эколого-мелиоративной устойчивости земель в условиях орошения

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Оценка эколого-мелиоративной устойчивости земель в условиях орошения"

Українська академія аграрних наук

ІНСТИТУТ ГІДРОТЕХНІКИ І МЕЛІОРАЦІЇ

л 'І

■V , і

На правах рукопису

Шевченко Анатолій Миколайович

УДК 631.6:536.012:502.7

ОЦІНКА ЕКОЛОГО-МЕЛІОРАТИВНОЇ СТІЙКОСТІ ЗЕМЕЛЬ В УМОВАХ ЗРОШЕННЯ

06.01.02 - меліорація і зрошуване землеробство

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Київ - 1998

Дисертацією Є РУКОПИС. ' '

Робота виконана в Інституті гідротехніки і меліорації Української ак&демії; аграрних наук

Науковий керівник: кандидат технічних наук

ДРАЧИНСЬКА Елла Сильвестрівна,

завідуюча відділом меліорації і моніторингу зрошуваних земель Інституту гідротехніки і меліорації УААН

старший науковий співробітник БАЛЮК Святослав Антонович, завідуючий лабораторією підвищення родючості зрошуваних грунтів, Інституту грунтознавства і агрохімії ім. О.Н.Соколовського УААН

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

провідний науковий співробітник відділу гідротехнічних споруд Інституту гідротехніки і меліорації УААН

геологічний факультет, кафедра гідрогеології і інженерної геології, м. Київ

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук,

САВЧУК Дмитро Павлович,

Провідна установа: Національний університет ім. Т.Г. Шевченка,

Захист відбудеться "£6“ Березню 1998 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 01.26.01 при Інституті гідротехніки і меліорації УААН за адресою: 252022, Київ-22, вул. Васильківська, 37.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту гідротехніки і меліорації УААН.

Автореферат розісланий “24_“ лютого 1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат с.-г. наук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Матеріали наукових досліджень з оцінки виливу водних меліорація на природні умови степової зони України свідчать, що поряд з підвищенням продуктивності земель фіксується розвиток таких негативних процесів як підтоплення, гідроморфна трансформація грунтів і порід, осолонцювання, ерозія, поширення забруднюючих речовин у грунтах, поверхневих і підземних водах тощо. Однією з причин ситуації, що склалася, є діючі методологічні підходи до обгрунтування проектів меліорації, які орієнтовані на одержання максимально високих урожаїв і, практично, не враховують реалізації її екологічної функції.

Згідно з Постановок? Кабінету Міністрів України від 14.07.1993 р, № 537, п. 8 передбачено розробити програму екологізації комплексних меліорацій. На сьогодні в плані її вирішення формується новий екологічний підхід до обгрунтування водних меліорацій як комплексу заходів із стабілізації продуктивності земель і охорони навколишнього природного середовища. Концептуально він базується на цілосному сприйнятті довкілля як складної природно-технічної геосистеми, здатної до саморегулювання і самовідновлення при антропогенному втручанні лише без порушення межі її стійкості. Таким чином, для реалізації програми особливого значення набувають питання комплексної оцінки стійкості земель до дії водних меліорацій або еколого-меліоративної стійкості. Саме оцінивши, наскільки стійкою є геосистема до певного антропогенного навантаження, можливо обгрунтовано прийнята рішення з нормування останнього, прогнозувати ймовірні зміни еколого-меліоративного стану земель тощо.

Проблема стійкості природних і природно-технічних систем останнім часом знаходиться в центрі уваги багатьох дослідників. Проте поняття, що характеризують стійкість природного, у тому числі геологічного середовища до іригаційних навантажень, принципи, практичні прийоми оцінювання і кригеріальна база розроблені недостатньо. Існуючі підходи до визначення стійкості території не можуть повною мірою задовольнити вимоги комплексної оцінки еколого-меліоративної стійкості земель при зрошенні.

Отже, актуальність розробки теоретичних основ і методології оцінки еколого-меліоративної стійкості земель визначається необхідністю вирішення ряду меліоративно-екологічних проблем іригації і зрошуваного землеробства; прогнозування стану земель, екологічного нормування дії зрошення, обгрунтування комплексу протидеградаційних заходів та технологій, організації і ведення еколого-меліоративного моніторингу тощо.

Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Дисертаційна робота виконувалась в рамках науково-технічних програм Української академії аграрних

наук: проблема 04 "Розробка теоретичних основ відтворення родючості грунтів", номер держреєстрації и АО 1009481Р і тема 3.05 "Розробити методику екологічного обгрунтування комплексних меліорацій", номер держреєстрації и АО 1003907Р.

Мета досліджень. Розробка теоретичних основ еколого-меліоративної стійкості земель як наукової бази для екологічного обгрунтування водних меліорацій.

Завдання досліджень:

— виявити основні закономірності змін природно-меліоративних умов під впливом зрошуваного землеробства;

— розробити концепцію еколого-меліоративної стійкості земель та методологію її комплексної оцінки;

— опрацювати методику спеціального районування і типізації території за умовами еколого-меліоративної стійкості земель;

—оцінити еколого-меліоративну стійкість земель на масивах зрошення відносно окремих завдань меліорації і зрошуваного землеробства.

Наукова новизна.

1. Виконано теоретичне обгрунтування і розроблено концепцію еколого-меліоративної стійкості земель як основи екологічного підходу до водних меліорацій.

2. Розроблено методологію і критеріальну базу комплексної оцінки еколого-меліоративної стійкості земель, яка не має аналогів в Україні.

3. Для степової зони України встановлено закономірності формування і мінливості еколого-меліоративного стану і стійкості земель.

4. Розроблено і апробовано методику спеціального районування території за умовами її еколого-меліоративної стійкості.

5. Вперше для окремих масивів зрошення Українського Степу отримано результати оцінки потенційної і фактичної стійкості земель та наведено шляхи їх реалізації при вирішенні різних завдань меліорації.

Практичне значення і реалізація одержаних результатів.

Методика оцінки еколого-меліоративної стійкості дозволила виділити і локалізувати ділянки з низьким запасом природної стійкості геосередовища до дії водних меліорацій та зони першочергової уваги і кризові зони на масивах зрошення з метою завчасної розробки типових схем заходів із запобігання негативних змін довкілля і поліпшення еколого-меліоративного стану земель. На основі результатів оцінки еколого-меліоративної стійкості встановлено екологічно безпечний рівень трансформації та гранично допустимі зміни стану земель і здійснюється нормування меліоративних навантажень у конкретних природно-меліоративних умовах. Виконані дослідження стійкості взято за основу при обгрунтуванні розміщення мережі спостережень для ведення еколого-меліоративного моніторингу зрошуваних земель степової зони України.

з

Результати розробки увійшли складовою частиною до відомчого нормативного документа ВБН 33-5.5-01-97 "Організація і ведення еколого-меліоративного моніторингу", частина 1 — Зрошувані землі та посібників до них.

Особистий внесок здобувача. Безпосередньо дисертантом обгрунтовано поняття еколого-меяіоративної стійкості та його визначення, розроблена та апробована методика комплексної оцінки стійкості земель до дії зрошення, здійснені районування і типізація території за стійкістю земель до процесів деградації, складено відповідний комплект картографічних матеріалів.

Апробація роботи. Результати досліджень по темі дисертації доповідалися на конференції молодих вчених "Почвенные ресурсы и их рациональное использование" (Харків, 1991 р.), міжнародних конференціях "Оросительные мелиорации — их развитие, эффективность и проблемы" (Херсон, 1993 р.), "Экологические проблемы при орошении и осушении" (Кілів, 1993 р.) та "Раціональне використання і охорона земельних ресурсів" (Київ, 1994 р.), наукових і науково-практичних конференціях "Новые технические решения при производстве мелиоративных работ" (Рівне, 1992 р.), "Проблеми гідромеліорації в Україні" (Дніпропетровськ, 1996 р.), і "Проблеми ефективного використання водних ресурсів та меліорації земель" (Київ, 1996 р.), Всеукраїнській науково-технічній конференції "Актуальні проблеми водного господарства" (Рівне, 1997 р.).

Публікаїгії. Основні положення дисертації опубліковані в 4 статтях у наукових журналах та збірниках наукових праць, в 1 нормативному документі, 2 посібниках та 7 матеріалах і тезах конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, пропозицій виробництву і списку використаних літературних джерел, який включає 206 найменувань.

Робота викладена на 205 сторінках друкованого тексту, містить 14 ілюстрацій і 27 таблиць.

ЗМІСТРОБОТИ

СТІЙКІСТЬ ЗЕМЕЛЬ ДО ДІЇ ВОДНИХ МЕЛІОРАЦІЙ

У розділі представлено літературний огляд стану проблеми, сформульовано концепцію еколого-меліоратявної стійкості земель та визначено основні чинники формування останньої.

Виконаний аналіз стану вивченості питань стійкості природних систем до техногенної дії, існуючої термінології, методів оцінки свідчить про значну різноманітність підходів до вирішення цій проблеми. Загалом же, питання стійкості земель до впливу водних меліорацій багато в чому тільки ще поставлені на порядок

денний і стосуються лише окремих її аспектів. Виходячи з цього, доведена необхідність і сформульовані напрямки наукових досліджень.

Теоретичне обгрунтування цих розробок базується на узагальненні і систематизації матеріалів з оцінки регіонального впливу зрошення на екологічний стан земель, визначенні закономірностей формування та мінливості еколого-меліоративної стійкості, загальному природно-меліоративному районуванні території.

Об'єктами досліджень є геологічне середовище в цілому та його складові — грунти, гірські породи, рельєф, прояви геологічних та грунтоутворювальних процесів у межах степової зони України, масивів зрошення і території, що зазнає їх впливу.

Стійкість природного середовища визначає характер та інтенсивність його реакції на техногенні дії й екологічну безпеку. Саме з нею пов'язується оцінка та прогнозування екологічних наслідків все більш зростаючого антропогенного навантаження; резервом стійкості території визначаються й екологічні обмеження техногенного вшшву на землі, у тому числі і при меліоративному освоєнні.

Концепція еколого-меліоративної стійкості земель базується на цілосному сприйнятті навколишнього природного середовища як складної багатокомпонентної природно-технічної системи, що без порушення межі її стійкості здатна до саморегулювання і самовідновлення. При зрошенні та сільськогосподарському використанні земель основне навантаження припадає на геологічне середовище.

Тому під терміном "еколого-меліоративна стійкість земель" мається на увазі здатність геологічного середовища опиратися негативному впливу водних мешорацій, іншими словами сприймати дію зрошення чи протистояти їй з екологічно допустимими змінами компонентів середовища без критичних (необоротних) порушень еколого-меліоративного стану земель.

Пропонується розрізняти потенційну (генетичну) і фактичну (техногенну) стійкість. Потенційна еколого-меліоративна стійкість — це генетично обумовлена властивість геосередовшца, яка характеризує природніш "запас міцності" території до розвитку несприятливих процесів при порушенні природного режиму зволоження та сільськогосподарському використанні земель (незалежно від інтенсивності дії) без запобіжних заходів.

Фактична стійкість являє собою еголого-меліоративну стійкість земель, сформовану дією конкретних меліоративних навантажень за певний проміжок часу, тобто штучно змінену опірність геосереяовища негативним чинникам іригації. Вона відображує ступінь трансформації геологічного середовища під впливом зрошення і пов'язана зі зміною станів, їх переходом одного в інший у часі та під дією техногенно-іригаційних навантажень.

Методологія визначення умов еколого-меліоративної стійкості базується на інтегральній кількісній оцінці параметрів гідрогеологічного, інженерно-геологічного, грунтово-меліоративного станів і стану забруднення геосередовшца, має

прогностичну спрямованість оціночних показників і їх критеріїв. В основу критеріальної бази комплексної оцінки закладено визначення межі або "порога" стійкості кожного з показників стану і стійкості. Під останнім розуміються граничні (критичні) значення змін параметрів геосередовица, перевищення яких призводить до розвитку негативних процесів, здебільшого необоротного характеру, часткового або повного припинення виконання природно-технічною системою своїх функцій.

Система критеріальних оцінок побудована на формалізації вихідних даних з використанням методу експертних оцінок та бальних шкал. Вона має уніфікований характер, що дає змогу однозначно оцінювати різні складові геосередовица, стан забруднення та показники, які характеризують рівень техногенного навантаження, незалежно від їх кількості.

Важливою конструктивною рисою даної концепції є її орієнтація на вирішення ряду конкретних теоретичних та прикладних геоекологічних проблем: прогнозування змін еколого-меліоративного стану земель, нормування меліоративних навантажень, обгрунтування природоохоронних заходів, організації і ведення еколого-меліоративного моніторингу зрошуваних земель.

Встановлено, що стійкість земель до дії зрошувальних меліорацій зумовлено комплексом природних і техногенних чинників. При цьому потенційна стійкість геосередовища формується під впливом комплексу різномасштабних чинників, які обумовлюють особливості структурно-геологічної та геоморфологічної будови, гідрогеологічних, інженерно-геологічних та грунтових умов того чи іншого регіону. Фактична стійкість земель обумовлена впливом техногенних чинників і залежить від характеру, ступеня, терміну їх дії та генетичного запасу стійкості території.

У дисертаційній роботі розглянуто основні природні чинники та характер меліоративної дії й окремі іригаційно-техногенні чинники, котрі визначають ступінь стійкості зрошуваних земель у межах степової зони України.

ОБГРУНТУВАННЯ КРИТЕРІЇВ ЕКОЛОГО-МЕЛІОРАТИВНОЇ СТІЙКОСТІ

Розділ вміщує результати оцінки впливу зрошення на еколого-меліоративний стан земель, закономірності формування стану і стійкості, обгрунтування показників стійкості та критеріїв їх оцінки.

При довгостроковому зрошенні закономірним є формування нового, відмінного від природного, режиму трансформації геологічного середовища, який, як правило, супроводжується підніманням рівня грунтових вод і посиленням міграційних процесів у грунтах та породах. Наслідки перетворень мають як позитивний, так і негативний характер. Негативні прояви пов'язані з деградацією земель — активізацією процесів гідроморфізації грунтів та порід, осолонцюванням, підтопленням, ерозією тощо, а також з поширенням забруднюючих речовин. Напрямок геоекологічних перетворень і процесів трансформації земель обумовлений

суто природними чинниками і залежить від генетичного запасу стійкості території. Встановлено (Драчішська Е. С., Шевченко А. М., 1993), що просторова мінливість останнього проявляється в закономірних змінах параметрів геосередовшца від одного до другого регіону. Для степової зони України щ закономірності знайшли відображення у загальному природно-меліоративному районуванні. За його результатами виділено типологічні та регіонально-типологічні області з різною спрямованістю й інтенсивністю розвитку негативних процесів при іригації.

... Встановлено, що найбільша загроза розвитку процесів гідроморфної трансформації існує для денудаційно-акумулятивних лесових рівнин високих терас. У межах ерозійно-денудаційних та структурно-денудаційних рівнин в умовах іригації активізуються процеси ерозії, зсуви, карст. їх розвиток, просадкові явища супроводжуються зниженням вмісту гумусу в грунтових комплексах, зміною структури грунтів та їх властивостей. Стабілізація процесів трансформації земель пов'язана з утворенням в природно-техногенних системах нових умов рівноваги. На більшості зрошуваних масивів вони ще не сформовані. У першу чергу це стосується територій з поширенням автоморфних і напівавтоморфних грунтів, лесових порід і порід, схильних до карстоутворення.

Вивчення екологічних наслідків зрошуваного землеробства та виявлені закономірності формування і мінливості стану земель дали можливість встановити, шо стійкість природно-технічної системи "геологічне середовщце-зрошення" визначається імовірністю розвитку екзогенних геологічних процесів, у т.ч. грунтоутворювальних, забруднення грунтів і підземних вод, які здатні порушити рівновагу даної системи та призвести до погіршення природно-меліоративного стану зрошуваних земель і екологічної обстановки території в цілому. Тому визначення еколого-меліоративної стійкості потребує оцінки стійкості грунтів (з точки зору збереження їх потенційної родючості), стійкості рельєфу й інженерно-геологічних умов території (з точки зору небезпеки розвитку геоекологічних процесів та змін властивостей порід і грунтів) і стійкості геосередовшца до забруднення.

Виходячи з цього, виконано обгрунтування показників еколого-меліоративної стійкості, що прямо чи побічно характеризують склад, властивості, структуру і стан складових геологічного середовища, спрямованість та інтенсивність їх трансформації, а такох забруднення й інші екологічні зміни в умовах зрошення. Показники оцінки потенційної еколого-меліоративної стійкості характеризують передумови і природну схильність геосередовшца до негативних геоекологічних змін, тобто ступінь потенційної небезпеки території по відношенню до розвитку несприятливих процесів.

Фактична стійкість, як сумарний відгук геологічного середовища на дію зрошення, визначається за показниками, які характеризують еколого-меліоративний стан земель та його зміни, а також ступінь забруднення грунтів і підземних вод з урахуванням рівня меліоративного навантаження. Для оцінки останнього

пропонується використовувати такі показники, як якість поливної води, технічний стан зрошувальної системи, модуль техногенного (хімічного) навантаження природного середовища тощо.

Запропонована система критеріїв оцінки показників еколого-меліоративної стійкості дозволяє однозначно кваліфікувати їх конкретні значення лише однією градацією, враховувати значимість того чи іншого показника в загальній оцінці стану і стійкості земель, характеризувати прогностичну спрямованість змін стану кожного з показників для визначення допустимої трансформації компонентів геосередовища та іригаційних навантажень на них.

Обгрунтовано критеріальні, у т. ч. порогові значення грунтово-меліоративних, інженерно-геологічних, гідрогеологічних показників та показників забруднення грунтів і вод. Диференціація градацій стійкості виконана відносно величини "порога" стійкості.

Враховуючи обсяги автореферату, у ньому, як приклад, наведено критеріальну базу оцінки грунтово-меліоративних показників для визначення потенційної (табл. 1) і фактичної (табл. 2) еколого-меліоративної стійкості земель.

Таблиця 1 — Критерії оцінки потенційної еколого-меліоративної стійкості земель до дії зрошення (грунтово-меліоративні показники)

Показники оцінки Потенційна еколого-меліоративна стійкість, бали

стійкі 1.0 умовно нестійкі, 5.0 нестійкі, 25.0 дуже нестійкі 125.0

Ступінь засолення грунтів і порід зони аерації Незасо- лені Слабозасолені Середньо- засолені Сильноза-солені і дуже сильно засо лені

Глибина залягання першого від поверхні сольового горизонту, м. Більше 1.5 1.5 —0.5 Менше 0.5

Ступінь осолонцювання грунтів Несолон- цюваті Слабосолон- цюваті Середньо- солонцюваті Сильносо- лонцюваті, солонці

Глибина залягання солонцевого горизонту, м. Відсутній або глибше 0.6 0.6 —0.4 Менше 0.4

Протисолонцююча буферність (вміст СаСОз),% Більше 5 5 — 1.5 1.5— 1.0 Менше 1

Протисодова стійкість у шарі 0 — ЗО см, мг-екв/дм3 Більше 50 50 — 35 35—20 Менше 20

Фактор дисперсності грунтів (за Качинським М. А.), % Менше 10 10 — 20 20 — 30 Більше ЗО

Таблиця 2 — Критерії оцінки фактичної еколого-меліоративної стійкості земель

до дії зрошення (грунтово-меліоративні показники)

Показники оцінки Потенційна еколого-меліоративна стійкість, бали

стійкі 0.2 умовно стійкі, 1.0 умовно нестійкі, 5.0 нестійкі, 25.0 дуже нестійкі 125.0

1 2 3 4 5 6

Ступінь засолення верхнього метрового шару і зони аерації (при РГВ до 5.0 м) Незасо- лені Незасолені зі "слідами" соди Слабозасолені Середньо- і сильно-засолені Дуже сильно засолені

Ступінь осолонцювання грунтів Несо- лонцю- ваті Слабосолонцю- ваті Серед- ньо- солон- цюваті Сильно солонцюваті і солонці

Ступінь облуговування грунтів Процес відсутній Слабкий Серед- ній Сильний

Глибина залягання першого від поверхні сольового горизонту, м. Більше 2.0 2.0 —1.5 1.5 —0.5 Менше 0.5

Глибина залягання солонцевого горизонту, м. Відсутній Глибше 0.6 0.6 —0.4 Менше 0.4

Зміна ступеня засолення верхнього метрового шару: При засоленні До слабо* засолених До середньо- і сильно-засолених До дуже сильно засолених

При сталому ступені Незасо- лені Незасолені зі "слідами" соди Слабозасолені Серед- ньозасо- лені Сильно-і дуже сильно засолені

При розсоленні До незасолених До слабозасолених До середньо-засолених

Зміна ступеня осолонцювання грунтів: При осолонцюванні До слабосолонцю- ватих До середньо- і сильно-солонцюватих До солонців

Продовження табл. 2

1 2 3 4 5 6

При сталому осолонцюванні Несо- лонцю- ваті Слабосолонцю- ваті Серед- ньо- солонцю- ваті Сильно-' солонцюваті і солонці

При розсолонцюванні До несолонцю- ватих До слабосолонцю- ватих До серед- ньо- солонцю- ватих

Зміна ступеня облуговування грунтів До слабкого До серед- нього До сильного

Насиченість грунтово-погли-наючого комплексу (ГПК) на Са (зниження по відношенню до вихідної), % Без змін або збільшувалась До 10 10 — 25 Більше 25

Зміна вмісту гумусу (зниження по відношенню до вихідного), % Без змін або збільшився До 10 10 — 20 20 — 30 Більше ЗО

МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНОЇ ОЦІНКИ ЕКОЛОГО-МЕЛІОРАТИВНОЇ СТІЙКОСТІ

ТЕРИТОРІЇ ПРИ ЗРОШЕННІ

Розроблена для умов рівнинних територій степової зони України методика кількісної оцінки еколого-меліоративної стійкості земель базується на

закономірностях мінливості геосередовища та окремих його складових. Основною відмінністю даної методики є її комплексність та прогностична спрямованість оціночних показників і їх критеріїв, а також кількісне вираження результатів оцінки стійкості.

Головної метою комплексної оцінки еколого-меліоративної стійкості території є диференціація земель за геоекопотенціалом або ступенем їх чутливості до іригаційних навантажень.

Оцінка стійкості виконується за комплексами показників на основі загального та спеціального районування території. При цьому спочатку оцінюються окремі показники, потім їх групи (комплекси) і, нарешті, стійкість геосередовища

(потенційна чи фактична) у цілому, причому за підсумкову інтегральну приймається найгірша оцінка будь-якої з груп.

Для створення єдиної системи оцінки стійкості території використано бальний принцип. Суть його полягає в ранжувакні показників деякими відомими межами п інтенсивності і вираженості. При цьому фактичні значення показників стійкості оцінюються за існуючими чи спеціально розробленими шкалами в безрозмірних одиницях — балах. Структура прийнятих оціночних шкал — геометрична прогресія, що розширюється (від 0,2 до 125), причому збільшення балу відповідає погіршений стійкості земель.

На основі бальної оцінки кожного з показників встановлюється сумарна стійкість за середнім балом (Б сер.). При цьому останній розраховується окремо для груп показників і визначається як середнє арифметичне суми оціночних показників:

£ Бі,т

Б сер. =----------,

а

де Бі( т — бал і-го показника в категорії стійкості т (т = 1, 2, 3, 4, 5), т -

0,2; 1; 5; 25; 125;

п — число показників, за якими здійснюється оцінка стійкості.

Згідно з градаціями величин середнього балу виділяються категорії сумарно: потенційної та фактичної стійкості (табл. 3).

Таблиця 3 — Оцінка еколого-меліоративної стійкості території

Оцінка окремих показників стійкості, бал Оцінка стійкості земель

Кількісна, середній бал (Б сер.) Якісна, категорія стійкості

Потенційна стійкість Фактична стійкість

0,2 /1,0* До 2,0 До 0,4 Стійкі

1,0/-* — 0,4—2,0 Умовно стійкі

5,0 О 2 1 О 2,0—10,0 Умовно нестійкі

25,0 10,0—30,0 10,0— 30,0 Нестійкі

125,0 Більше 30,0 Більше 30,0 Дуже нестійкі

Примітка, У чисельнику — значення балів для фактичної стійкості, у знаменику — для потенційної стійкості.

У роботі детально викладено основні принципи, технологію виконанні комплексної оцінки еколого-меліоративної стійкості з характеристикою ї інформаційної бази. Розробки проілюстровано картографічними матеріалами формами представлення інформації.

Оцінка еколого-меліоративної стійкості виконується на основі карт : використанням розрахункової сітки, що дає можливість широкого використанні обчислювальної техніки і автоматизованої побудови картографічних матеріалів.

Одним з найінформативніших та ефективних методів площинних узагальнень є районування території. На базі кількісної оцінки стійкості вдосконалено методику спеціального природно-меліоративного районування і типізації земель (Методика...., 1991) відносно завдань моніторингу, обгрунтування комплексних меліоративних заходів і технологій зрошуваного землеробства, визначення зон першочергової уваги тощо. Спеціальне районування розгядається як засіб оцінки території з позиції її еколого-меліоративної стійкості. Воно здійснюється за природно-меліоративними чинниками з використанням системи таксономічних одиниць змішаного оціночного типу (Шевченко А. М., 1994).

Для ілюстрації запропонованих принципів та методики нижче наведена карта спеціального районування зрошуваних масивів Дніпропетровської області (рис. 1).

РЕАЛІЗАЦІЯ МЕТОДИКИ ОЦІНКИ ЕКОЛОГО-МЕЛІОРАТИВНОЇ СТІЙКОСТІ

Заключний розділ дисертації вміщує результати виконаної оцінки еколого-меліоративної стійкості і висвітлює основні напрямки реалізації наукових розробок у практиці меліорації.

Методологія оцінки еколого-меліоративної стійкості та районування території за її результатами мають досить широкий спектр практичного використання як у плані передбачування реакції геосередовища на дію зрошення чи діагностики впливу останнього на природно-екологічні умови, так і при екологічному нормуванні дії іригації та обгрунтування штучних умов рівноваги у природно-технічних системах з метою управління ними.

Першим етапом реалізації розробки є визначення умов регіональної потенційної стійкості земель, яка характеризує співвідношення площі стійких і нестійких земель у межах конкретної регіонально-типологічної області і оцінюється за спеціально розробленою класифікацією. Регіональна потенційна стійкість визначає ступінь ризику меліоративного використання території. Останній є прогнозним і за умов адаптивного режиму освоєння земель може ніколи не реалізуватись. Проте порівняння його з фактичною стійкістю дасть змогу встановити ступінь такої реалізації, швидкість процесів трансформації стану земель та склад необхідних заходів на стадії планування меліоративних робіт.

За результатами оцінки регіональної потенційної стійкості здійснено типізацію земель степової зони України. У дисертаційній роботі детально розглянуті карта типізації і характеристика умов стійкості окремих регіонально-типологічних областей.

З метою детального вивчення еколого-меліоративної стійкості та виявлення закономірностей формування останньої на другому етапі здійснюється оцінка потенційної і фактичної стійкості у межах конкретних територій (регіонально-типологічна область, масив зрошення, поле). На рисунках 2 і 3, як приклад, подано

Ка Vа 1?

/Є Я $

у® 3 л 14 <Г

/© н /- / г 15 •''' ?

/© 5 / д 16 8

у® Є п •' 9

■' © 7 /Ч ' V V 11 10

/© 3 о о X 1} ' 11

Ч 1 ?0 ■■'12

/© 2 21

11 ''' 3 ?2

Рис. і Карта спеціального районування за умовами фактичної еколого-меліоративної стійкості

земель -

1-2 - регіони: І - Український кристалічний масив; 2 - Причорноморська запвдина; 3 - регіонально-типологічні області загального природно-меліоративного районування та їх номери; 4-ІІ - підобла< ті: 4 - низька заплава; о,6,7 - перша, друга, третя надзаплавні тераси; 8 - вододільні плато; 9 - схили вододільних плато, річкових долин та балок; 10 - днища балок; II - поди та мікрозападини 12-16 - райони /фактична еколого-мелюративна стійкість/: 12 -стійкі /Есер. <0.4/; ІЗ - умовно стійкі /Бсер.= 0,4-2,0/; 14 -умовно нестійкі /Есер. = 2,0-10,0/’ 15- нестійкі /Бсер,= 10.0-30 16 - дуже нестійкі /Бсер.> 30,0/; І7-І9 - пі,драйони: 17 - пдроп ологічні показники; 18 - інженерно-геологічні показники; 19 - грі тово-меліоративні показники; 20-32 - ділянки: 20 - рівень грунтових вод; 22- зміни /піднімання/ рівня грунтових вод; 22- мінерал: зація грунтових вод; 23- зміни мінералізації грунтових вод; 24- і мічний склад грунтових вод; 25- зміни коефіцієнта пористості пор: 26- ступінь прояву ЕГП; 27- зміни ступеня прояву ЕГП; 28- інтенс; ність розвитку ЕГП; 29- ступінь засолення верхнього метрового ша| ЗО- зміни ступеня засолення верхнього метрового шару; ЗІ- ступіні осолонцювання грунтів; 32 - площі зрошення.

Умовні знаки;

0ИП

ш

Регіонально-типоло-гічні області та їх порядкові номери

Категорії стійкості та їх оцінка в балах

Умовно нестійкі /Бсер.*2-10/

Нестійкі /Бсер.= 10-30/

Дуже нестійкі /Бсер. більше ЗО/

Рис.% Карта оцінки потенційної еколого-меліоративної стійкості /прадельта Дніпра/

Умовні знаки

Г Хл?ч 1 Регіонально-типоло-1У—1 гічні області та їх порядкові номери

Категорії стійкості та їх оцінка в белах £/ ~| Стійкі /Есер, менш 0,4/

(Д^ Умовно стійкі /Есер. = 0,4-2/

р==|умовно нестійкі /Есер- = 2-Ю/

[/| ~|~}Нестійні та дужз нестійкі /Бсер. більше 10/ ' | Площі зрошуваних земель

Рис.З Карта інтегральної оцінки фактичної стійкості земель /Краснознам’ямська зрошувальна система/

фрагменти карт інтегральної оцінки потенційної і фактичної стійкості земель Краснознам'янського масиву зрошення.

: Зіставлення результатів оцінки потенційної та фактичної стійкості є основою

для вирішення завдань наступних етапів:

— діагностики екологічних наслідків зрошення та визначення безпечного рівня змін довкілля; виявлення зон першочергової уваги, кризових зон і оптимізації витрат на їх упорядкування;

— прогнозування змін еколого меліоративного стану земель і встановлення "резерву" стійкості певної ділянки;

— обгрунтування та адаптації системи комплексних меліоративних і природоохоронних заходів;

' — розробки системи екологічного нормування і зрошення з встановленням

допустимих меліоративних навантажень;

— оптимізації системи контролю і розміщення мережі спостережень на різних рівнях еколого-меліоративного моніторингу зрошуваних земель;

— створення інформаційної бази моніторингу для використання у системі управління зрошенням.

У дисертації розглянуто шляхи вирішення цих питань на основі оцінки еколого-меліоративної стійкості з використанням розробленої теоретичної і методологічної бази, здійснено екологічне нормування трансформації земель в умовах зрошеїшя за окремими показниками з виділенням екологічно допустимих і недопустимих змін (Драчинська Е. С., Блохіна Н. М., Шевченко А. М., 1996). Шляхом зіставлення одержаних результатів оцінки фактичної стійкості земель з даними меліоративного кадастру показано значно більшу інформативність і практичну доцільність запропонованої розробки для вирішення завдань управління зрошувальними меліораціями.

ВИСНОВКИ

1. Встановлено, що існуючі методичні підходи до вивчення наслідків водних меліорацій не дозволяють в повній мірі оцінити екологічний вплив зрошення на геологічне середовище, у т, ч. на грунти. Це різко знижує обгрунтованість і ефективність меліоративних заходів і технологій зрошуваного землеробства. За результатами досліджень розроблено новий екологічний підхід до обгрунтування водних меліорацій на базі еколого-меліоративної стійкості.

2. Запропоновано концепцію еколого-меліоративної стійкості земель. Еколого-меліоративну стійкість, як здатність геосередовища протистояти негативному впливу зрошення, запропонпвано розглядати в двох аспектах — як потенційну (генетичну) і як фактичну (техногенну).

3. Розроблено спеціальну методику кількісної оцінки еколого-меліоративної стійкості, аналогів якої в Україні немае. Вперше обгрунтовано критеріальні, у т, ч. "порогові" значення показників стійкості; при цьому встановлено, що екологічно допустимими є зміни значень параметрів, які не перевищують "порога" стійкості. Відносно останнього виділено категорії еколого-меліоративної стійкості земель, які характеризують напрямок та ступінь трансформації складових природно-технічної системи.

4. На базі кількісної оцінки стійкості вдосконалено методику спеціального еколого-меліоративного районування і типізації земель відносно завдань моніторингу, обгрунтування комплексних меліоративних заходів, визначення зон першочергової уваги тощо.

5. Встановлено закономірності формування і мінливості еколого-меліоративної стійкості земель для степової зони України, на базі яких здійснено ієрархію природних об'єктів і районування території за напрямком змін в умовах зрошення.

6. Вперше для степової зони України отримано результати оцінки потенційної і фактичної еколого-меліоративної стійкості земель, які свідчать, що:

— зрошувані масиви являють собою складні геотехнічні системи з різним ступенем стійкості до негативного впливу водних меліорацій;

— основними чинниками потенційної нестійкості території є розвиток природно засолених, осолонцьованих грунтів і просадочних лесових утворень, незадовільні умови нахилу поверхні та будови рельєфу, нихзька природна захищеність підземних вод від забруднення;

— значна частина зрошувальних систем розташована у межах потенційно нестійких територій відносно очікуваного розвитку під впливом зрошення раду негативних геоекслогічних процесів;

— внаслідок дії неадаптованих навантажень при зрошенні частина земель знаходиться в критичному та квазікритичному стані. Основними чинниками, які зумовлюють зниження фактичної стійкості є близьке залягання РГВ, осолонцювання, меншою мірою засолення грунтів, розвиток хімічної та механічної суфозії, поважчання складу й ущільнення грунтів, подоутворення, розвиток ерозії тощо;

— у межах потенційно нестійкій є землі, які мають і зберігають значний "резерв" стійкості й на сьогодні характеризуються задовільним або добрим еколого-меліоратявним станом, що свідчить про достатню адаптованість діючих навантажень, заходів та технологій зрошуваного землеробства.

7. На базі оцінки еколого-меліоративної стійкості рекомендується вирішувати питання прогнозування еколого-меліоративного стану земель, екологічного нормування дії зрошення, обгрунтування природоохоронних заходів тощо.

8. Розроблена концепція еколого-меліоративної стійкості та методика її оцінки значно підвищує інформативність і екологічну спрямованість обгрунтування водних меліорація. Вона дас змогу створювати природно-технічні системи із заданим рівнем екологічної безпеки і продуктивності зрошуваних земель та системи оптимального управління зрошенням.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. Основні теоретичні положення та результати визначення еколого-меліоративної стійкості слід покласти в основу створення методологічної й інформаційної баз еколого-меліоративного моніторингу зрошуваних земель, спеціальних досліджень еволюції грунтів в умовах зрошення та стабілізації їх продуктивності, узагальнень при обгрунтуванні комплексу меліоративних заходів для управління зрошенням і грунтовими режимами.

2. Розроблені ВБН 33-5.5-01-97 і посібники до них використовувати в гідрогеолого-меліоративних експедиціях Держводгоспу України при організації і проведенні еколого-меліоративного моніторингу та прогнозуванні змін еколого-меліоративного стану зрошуваних земель.

3. Загальне природно-меліоративне районування степової зони України та спеціальне районування за умовами стійкості рекомендується для обгрунтування мошторингової мережі спостережень за еколого-меліоративним станом земель.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Драчинская Э. С., Шевченко А. Н. Некоторые аспекты проблемы эколого-мелиоративной устойчивости геологической среды к воздействию орошения // Меліорація і водне господарство. — К., 1993. — Вип. 79. — С. 49—53.

2. Драчинська Е. С., Муромцев М. М., Шевченко А. М, Принципи типізації зрошуваних земель за зміною родючості грунтів // Меліорація і водне господарство.

— К., 1994. — Вип. 80. — С. 66—70.

3. Драчинська Е. С., Блохіна Н. М., Шевченко А. М. Вплив зрошення:

основи екологічного нормування // Водне господарство України. — 1996. — №6. —

С. 15—18.

4. Шевченко А. Н. Особенности природно-мелиоративного районирования территории как основы комплексной оценки влияния мелиорации на геологическую среду // Особенности формирования мелиоративного состояния орошаемых и осушаемых земель. — К., УкрНИИГиМ, 1988. — С. 41—48.

5. Муромцев Н. Н., Блохина Н. Н., Драчинская Э. С., Шевченко А. Н. Методика природно-мелиоративного районирования для целей контроля за состоянием орошаемых земель Украины и Молдавии. — К.: УкрНИИГиМ, 1991. — 118 с.

6. Муромцев Н. Н., Блохина Н. Н., Драчинская Э. С., Шевченко А, Н. Методика оценки мелиоративного состояния орошаемых земель Украины и Молдавии.

— К.; УкрНИИГиМ, 1991. — 184 с.

7. Блохіна Н. М., Драчинська Е. С., Кроткевич Л. П,, Шевченко А. М. та інш. ВБН 33-5.5-01-97 "Організація і ведення еколого-меліоративного моніторингу". Частіша 1 - зрошувані землі. — К., 1997. — 57 с.

8. Драчинская Э. С., Шевченко А. Н. Направленность и оценка изменений геологической среды под воздействием орошения // Экологические проблемы при орошении и осушении: Тез. докл. междунар. конф. (Киев, 16-17 сенг. 1993 г.) — Ч. 1 — К., 1993. — С. 56—59.

9. Шевченко А. М. Районування півдня України за еколого-меліоративною стійкістю території до впливу зрошення II Раціональне використання і охорона земельних ресурсів: Тези доповідей міжнар. наук.-пракг, конф. (Київ, 14 — 16 грудня 1994 р.) — К„ 1994 — С. 65—66.

АНОТАЦІЯ

Шевченко А. М. Оцінка ехолого-меліоративної стійкості земель в умовах зрошення. — Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.02 — меліорація і зрошуване землеробство. — Інститут гідротехніки і меліорації УААН, Київ, 1998.

Дисертацію присвячено питанням розробки теоретичних основ еколого-меліоративної стійкості земель як наукової бази екологічного обгрунтування водних меліорацій. Встановлено основні чинники і загальні закономірності формування стійкості земель до дії зрошення. Запропоновано концепцію еколого-меліоративної стійкості та методику її кількісної оцінки і методику спеціального районування території. Наведено результати оцінки еколого-меліоративної стійкості зрошуваних земель степової зони України. На їх основі запропоновано шляхи вирішення актуальних меліоративно-екологічних проблем: прогнозування еколого-

меліоративного стану земель та встановлення екологічно допустимих його змін, нормування меліоративних навантажень, обгрунтування природоохоронних заходів та моніторингової мережі спостережень.

Ключові слова: еколого-меліоративна стійкість, критерії, оцінка, районування, типізація земель, допустимі зміни стану, меліоративне навантаження, екологізація зрошуваного землеробства, екологічне нормування.

АННОТАЦИЯ

Шевченко А. Н. Оценка эколого-мелиоративной устойчивости земель в условиях орошения. — Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.02 — мелиорация и орошаемое земледелие. — Институт гидротехники и мелиорации УААН, Киев, 1998.

Диссертация посвящена вопросам разработки теоретических основ экологомелиоративной устойчивости как научной базы экологического обоснования водных мелиораций. Установлены основные факторы и общие закономерности формирования устойчивости земель к воздействию орошения. Предложены концепция эколого-мелиоративной устойчивости и методика ее количественной оценки, методика специального районирования территории. Приведены результаты оценки эколого-мелиоративной устойчивости орошаемых земель степной зоны Украины. На их основе предложены пути решения актуальных мелиоративноэкологических проблем: прогноза эколого-мелиоративного состояния земель и установления экологически допустимых его изменений, нормирования мелиоративных нагрузок, обоснования природоохранных мероприятий и мониторинговой сети наблюдений.

Ключевые слова: эколого-мелиоративная устойчивость, критерии, оценка, районирование, типизация земель, допустимые изменения состояния, мелиоративная нагрузка, экологизация орошаемого земледелия, экологическое нормирование.

ANNOTATION

Shevchenko А. N. Evaluation of ecological-amelioration stability of soils under the irrigation conditions. — Manuscript.

Thesis of a Candidate's of Agriculture science academic degree by speciality

06.01.02 — reclamation and irrigated agriculture. — The Institute of Hidraulic Engineering and Jand Reclamation of the Academy of Agrarian Science of Ukraine, Kyiv, 1998.

Lhesis is dedicated to the problems of elaboration of theoretical basis of ecological-reclamative tolerance as a scientific base for the ecological substantiation of water reclamations. Principal factors and general regularities of forming the soil's tolerance to the irrigational impact were established. Conception of ecological-reclamative tolerance and the methods of it's guantitative evaluation, methods of special territorial division into districts was offered. Results of the evaluation of ecological-reclamative tolerance of the irrigated soils of steppe zone of the Ukraine were suggested. On their basis the lines of attack on the actual reclamative-ecological problems have been advanced, namely: prognosis of ecological-reclamative state of the soils and determination of their ecologically allowable changes: rate fixing of reclamative loadings, substantiation of nature-protecting measures and monitoring network of observations.

Key words: ecological-reclamative tolerance, criteria, evaluation, division into districts, soil's typification, allowable changes of the soil's state, reclamative loading, ecologization of irrigated agriculture, ecological rate-fixing.