Разработка концепции агроэкологического мониторинга пойменных земель Липецкой области

Нестерова, Надежда Николаевна

Автореферат диссертации по теме "Разработка концепции агроэкологического мониторинга пойменных земель Липецкой области"

На правах рукописи

Нестерова Надежда Николаевна

РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПОЙМЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 25.00.26. - землеустройство, кадастр и мониторинг земель

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени Кандидата географических наук

Воронеж 2004

Работа выполнена в Липецком филиале Всероссийского заочного финансового экономического института

Научный руководитель:

доктор экономических наук, профессор, Пыльнева Татьяна Григорьевна

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор, Кочуров Борис Иванович

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Жердев Владимир Николаевич

Ведущая организация:

АОО РосГипрозем Липецкой области

Защита состоится «23» апреля 2004 года в 14 -00 на заседании диссертационного совета ДМ 212.036.02 Воронежского государственного педагогического университета по адресу, 394043, г. Воронеж, ул. Ленина,д. 86, ауд. 305.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан марта 2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, Кандидат географических наук

ОБЩАЯ ХАРАКЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Увеличение общей антропогенной нагрузки на природную среду, сопровождающееся интенсификацией сельскохозяйственного производства, привело в последние десятилетия к значительному ухудшению качественного состояния земельных ресурсов. В результате низкой культуры земледелия, использования мощной техники с большим удельным давлением на грунт, недостаточного внесения минеральных и органических удобрений в пашню происходят процессы деградации сельскохозяйственных земель, выражающиеся в низкой биологической активности почв, обеднении их плодородного слоя, проявлении процессов эрозии, переувлажнения и заболачивания земель.

В лесостепной зоне, где находится район исследований, среди негативных природных процессов, влияющих на состояние земель, наибольшим распространением пользуется водная эрозия почв. Так, в Липецкой области площадь эродируемых почв превышает 20% от общей площади сельскохозяйственных угодий, тогда как засолению подвержено около 5%, подтоплению - 4%; нарушенные почвы встречаются на площади не более 0,02%.

В период весеннего половодья в Липецкой области фактически ежегодно затапливается более 3,2% пойменных земель, ценных для сельского хозяйства, а 12,1% земель находятся в звеньях первичной гидрографической сети. Таким образом, 15,3% земельных ресурсов области, пригодных для сельскохозяйственного производства, находятся в поймах рек и балочной сети Земли. Они представляют собой большую ценность для сельского хозяйства, являясь одним из основных источников кормов для животноводства в области. Размеры ущерба, наносимого наводнениями, зависят от ряда причин: высоты и продолжительности стояния опасных уровней воды в реке, площади и времени затопления земель, своевременности и точности прогноза, организованности населения.

Поэтому исследования, направленные на изучение негативных природных процессов, воздействующих на пойменные и склоновые земли, разработка концепции агроэкологического мониторинга этих земель являются весьма актуальными.

Целью диссертации является проведение оценки состояния пойменных земель. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработка методики агроэкологического мониторинга пойменных земель.

2. Выявление природных и антропогенных факторов, влияющих на состояние пойменных земель.

3. Проведение анализа состояния и оценка качества пойменных земель Липецкой области.

4. Разработка рекомендации по охране и ] менных земель.

____________„ __________званию пой-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА I

«ТЯНЯ? |

Объектом исследования являются пойменные земли рек и звеньев первичной гидрографической сети Липецкой области.

Предметом исследования являются природные и антропогенные процессы, определяющие состояние пойменных земель Липецкой области.

Исходные материалы и методы исследований. Решение задач, поставленных в диссертационной работе, базировалось на материалах камеральных и полевых исследований, литературных источниках, картографических и фондовых материалах. В диссертации использованы результаты наблюдений за стоком по воднобалансовым станциям, экспериментальные исследования Воронежского государственного аграрного университета, материалы Липецких обл-водхоза, гипроводхоза, комитета по охране природных и водных ресурсов, полевые исследования, в которых участвовал автор, а также результаты наблюдений за работой 17-ти метеорологических и гидрологических станций.

Все полевые наблюдения проводились согласно рекомендациям ГГИ и ГГО для экспериментальных репрезентативных бассейнов. Точность полученных результатов исходной информации находится в пределах 5-10%.

В исследованиях были использованы методы: картографический, эколо-го-географический, структурно-генетический, аналитический и статистический.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Агроэкологический мониторинг пойменных земель.

2. Результаты анализа и оценки состояния пойменных земель Липецкой области.

3. Эколого-хозяйственное районирование пойменных земель района исследований

4. Рекомендации по охране и рациональному использованию пойменных земель.

Научная новизна и теоретические результаты работы определяются тем, что впервые для Европейской части России произведено эколого-хозяйственное районирование пойменных земель Липецкой области с учетом их экологического состояния и хозяйственного использования. Разработана концепция агроэкологического мониторинга, включающая в себя изучение негативных процессов, влияющих на состояние пойменных земель и оценку их качества.

Теоретическая значимость работы состоит в разработке и обосновании структуры агроэкологического мониторинга пойменных земель в региональном масштабе и оценки влияния факторов хозяйственной деятельности на пойменные земли Липецкой области.

Практическая ценность работы. Результаты исследований могут быть использованы в землеустроительных организациях, комитетах экологии и природных ресурсов при проектировании объектов землеустройства, организации агромониторинга, проведении комплекса водорегулирующих и природоохран-

ных мероприятий на пойменных землях в Липецкой области, и в других районах Российской Федерации с близкими природными условиями.

Достоверность результатов работы подтверждается качеством исходных материалов и рядов наблюдений государственной сети станций и постов Росгидромета; проведением экспериментальных исследований в соответствии со стандартными требованиями; корректным применением методов исследования при решении поставленных задач; применением апробированных методик обработки исходных материалов; согласованием полученных результатов с данными фактических наблюдений.

Реализация и апробация работы. Результаты исследований, полученные автором, использованы при разработке «Рекомендаций по расчету инженерных характеристик при проектировании противоэрозионных комплексов в условиях Липецкой области», внедрены в учебный процесс Липецкого института усовершенствования учителей, Липецкого государственного педагогического университета и Эколого-политологического института по дисциплине «Геоэкология».

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийской конференции, посвященной памяти С.С. Семенова-Тянь-Шанского (Липецк, 2002 г.), межвузовских научно-практических конференциях Липецкого государственного педагогического университета и института усовершенствования учителей (Липецк, 2000 - 2003 гг.), Всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование наземного обеспечения авиации (экологическая безопасность и мониторинг)» (Воронеж, 2003 г.). Материалы исследований автора использованы при разработке рекомендаций по рациональному использованию пойменных земель малых водосборов. Результаты работы внедрены в землеустроительные проекты АОО Росгипрозем Липецкой области.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Личное участие автора заключается в проведении экспериментов, в теоретическом и методологическом обосновании постановки проблемы и обобщении результатов, полученных при проведении исследований, а также в обработке полученных данных и формулировании выводов работы, в разработке рекомендаций по рациональному использованию пойменных земель.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 145 стр. и состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, состоящего из 120 наименований, а также 8 приложений. Она включает в себя 9 таблиц и 7 рисунков.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, охарактеризована научная новизна и доказана практическая ценность работы.

В первой главе «ИЗУЧЕННОСТЬ СОСТОЯНИЯ ПОЙМЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ В ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ И ОРГАНИЗАЦИЯ МОНИТОРИНГА ПОЙМЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ» приводят-

ся результаты анализа изученности пойменных и прилегающих к ним склоновых земель, а также предлагается для них методика расчетного мониторинга.

Земельный фонд Липецкой области составляет 2404,7 тыс. га. Он включает в себя земли сельскохозяйственного назначения, площадь которых составляет 1952,6 тыс. га, или 81,2 % от земельного фонда; земли населенных пунктов

- 194,7 тыс. га, или 8,1 %; земли промышленности, транспорта, связи и обороны - 38,9 тыс. га, или 1,6 %; земли особо охраняемых территорий - 13,8 тыс. га, или 0,6 %; земли лесного фонда - 184,0 тыс. га, или 7,6 % земли водного фонда

- 6,4 тыс. га, или 0,3 %; земли запаса - 14,3 тыс. га, или 0,6 %.

Из общей площади земель, занятых сельскохозяйственными угодьями, 3,2 % находится под суходольными сенокосами и 12,1 % - под пастбищами, которые в основном приурочены к балочной сети. Эти земли ежегодно подвергаются сильному воздействию прохождения волны половодья. Они затопляются, подвергаются химическому загрязнению, воздействию водной эрозии, сопровождающейся выносом полезных веществ, отложением наносов.

Большой теоретический вклад в оценку состояния земель и проведение мониторинговых исследований внесли такие ученые, как А.А. Роде, В.А. Ковда, Ю.А. Израэль, Г.В. Добровольский и Б.И. Кочуров. В регионе исследования проводили А.Б. Ахтырцев, В.М. Смольянинов, П.С. Русинов, В.Н. Жердев и др. В настоящее время исследования, направленные на решение задач рационального использования пойменных земель и защиту их от негативных последствий хозяйственной деятельности человека, являются наиболее востребованными. Первоочередной задачей является разработка концепции мониторинга этих земель в результате установления наиболее общих закономерностей природных процессов и влияния на них антропогенных воздействий в различных физико-географических условиях.

Для многих регионов Российской Федерации типична ситуация, когда о сложных природно-хозяйственных процессах имеется информация. Но не всегда можно сделать обоснованные выводы и предложения для принятия управленческих решений, потому что информация разобщена по времени получения и тематической направленности. В этой ситуации большую помощь могут оказать мониторинговые работы. При организации агроэкологического мониторинга пойменных земель следует использовать бассейновый подход, так как речной бассейн является самостоятельной геосистемой, характеризующейся законченным циклом формирования природных процессов. Речные поймы и звенья первичной гидрографической сети при этом являются составными элементами речных бассейнов.

Информация о состоянии речных бассейнов собирается на постах наблюдательных сетей: метеорологической, гидрологической, экологической и др. Для них характерно, что информационное обеспечение ведется для задач, поставленных ведомственными заказчиками, то есть службой погоды, природопользования, землепользования и др. Этим наблюдениям свойственна специфика методов получения и обработки информации. Главной целью при этом является сбор, доставка и обработка необходимых материалов по рациональному,

экологически безопасному природопользованию. В число материалов входят данные для составления земельных кадастров; сведения об экологической обстановке, то есть состоянии атмосферы, почвы, грунтовых, поверхностных и подземных вод.

Информационная обеспеченность исследований при организации мониторинга пойменных земель основывается на материалах наблюдений сетевых метеорологических и гидрологических станций и постов Гидрометслужбы; специальных станций и постов мониторинговых исследований, а также временных пунктов наблюдений при экспедиционных исследованиях; на космических мониторинговых наблюдениях; на результатах теоретических и эмпирических исследований; на географической информации. Необходимой задачей является увязка перечня контролируемых геофизических параметров на действующих полигонах Липецкой области с практическим содержанием мониторинга пойменных земель.

Система мониторинга пойменных земель разрабатывается с учетом определения конкретных земель, являющихся важным компонентом окружающей среды. Данный вид мониторинга проводится в рамках целостного природного образования - малого речного водосбора, составными частями которого являются компоненты ландшафта, то есть климат, природные воды, почвы и лито-генная основа. При этом учитывается влияние антропогенеза.

Концепция мониторинга пойменных земель требует рассмотрения географических параметров в разрезе основных климатических, почвенных и гидрологических характеристик, которые чаще всего подвергаются воздействию в результате трансформации сельскохозяйственных угодий и с учетом геологического строения, рельефа, ландшафтных особенностей территории и почв. В связи с тем, что перенос вещества и энергии в наибольшей степени связан с водообменом, он наиболее активно происходит внутри малых речных водосборов.. Поэтому такой тип ландшафтной структуры занимает важное место в концепции формирования высокопродуктивных устойчивых агроландшафтов и совершенствовании систем земледелия на ландшафтной основе.

Состав контролируемых параметров по изучаемому объекту предлагается рассматривать условно по компонентам ландшафта. Это позволяет дать наиболее полный перечень системы показателей локального мониторинга земель всех категорий. Отсутствие учета особенностей природных ландшафтов при организации землеустройства приводит к возрастанию антропогенных нагрузок на сельскохозяйственные угодья и увеличению интенсивности почвенно-эрозионных процессов.

Использование набора существенных переменных малого водосбора имеет большую перспективу для ландшафтного земледелия, так как водный и ветровой перенос вещества здесь осуществляется в системе водосбора. При проведении землеустроительных работ необходимо учитывать в качестве основного параметра внутреннюю структуру водосбора: его ширину, длину и общую площадь, характер водораздельной линии. Основным динамическим показателем являются скорость местного стока и смыва почв, а также зона нулевого сто-

стока. Из морфометрических показателей строения пойменных земель следует указать на характер микроручейковой сети.

Для изучения состояния почв необходимо владеть информацией о величине осадков и суммарных снегозапасах, суммарном испарении, влагообмене между почвенными и грунтовыми водами, склоновом стоке, подземном притоке в реку и оттоке из нее, уровне грунтовых вод. Для выявления негативных явлений при развитии водной эрозии, затоплении почв и подтоплении земель, заболачивании, переувлажнении, засолении и загрязнении почвенного покрова требуется информация не только о перечисленных параметрах, но и ряда гидрологических характеристик малых водосборов. Изучение изменений состояния почв требует разработок методического характера в каждом конкретном случае с использованием определенных критериев.

Во второй главе «Природно-ландшафтная характеристика Липецкой

области» дается характеристика природных условий формирования пойменных земель и основных факторов, создающих возможность развития негативных природных процессов, ухудшающих состояние этих земель.

Вследствие географического положения для Липецкой области свойственны переходные черты ландшафта от западной (Украинской) лесостепи к лесостепи Заволжья. В природном отношении Липецкая область принадлежит к числу наиболее изученных. Этой проблеме посвящены труды Г.И. Танфильева, Б.А. Келлера, Б.М. Козополянского, Ф.Н. Милькова, П.Г.Адерихина, Б.П. Ах-тырцева и др.

В главе рассматриваются общие природные условия района исследований: геолого-геоморфологические особенности строения, гидрография и гидрологический режим, растительность и почвенный покров. Большое внимание уделено почвенному покрову, который является самым важным ландшафтным компонентом сельскохозяйственных земель. Формирование почв в районе исследований происходит под воздействием как природных факторов, так и хозяйственной деятельности человека. Западная часть Липецкой области находится на Среднерусской возвышенности и представляет собой приподнятую, сильно волнистую равнину. Долины рек глубоко разрезают ее поверхность, обусловливая значительную расчлененность местности. Относительные колебания высот составляют около 100 м. Восточные районы области находятся на Окско-Донской низменности. Это пониженная часть рельефа, где абсолютные высоты составляют 150-170 м. Здесь встречаются характерные замкнутые плоские котловины; широкие долины рек; правобережные склоны преимущественно высокие и крутые, а левобережные - пологие и менее расчлененные.

Территория Липецкой области расположена в верхней части бассейна р. Дон, который является главной водной артерией области и прорезает ее с севера на юг на протяжении более 300 км. Все остальные реки области - притоки этой реки. В Липецкой области насчитывается 127 рек длиной свыше 10 км, (общая их длина 3700 км), имеется также 212 искусственных водоемов.

Реки рассматриваемой территории по своему режиму относятся к типу равнинных и характеризуются высоким весенним половодьем, низким стоянием уровней в летний и зимний периоды.

Современный почвенный покров Липецкой области сформировался, как известно, под влиянием целого ряда факторов: климата, рельефа, растительности и материнских пород. Хозяйственная деятельность человека при этом играет существенную роль в почвообразовании. В районе исследований преобладающее развитие получили черноземные почвы. На севере области встречаются оподзоленные черноземы, в центральной ее части широкой полосой, чередуясь с серыми лесными почвами, залегают выщелоченные черноземы. Типичные черноземы занимают юго-запад и юго-восток области.

По гранулометрическому составу черноземные почвы весьма разнообразны: от глинистых до супесчаных. Однако преобладающим механическим составом является тяжелосуглинистый и среднесуглинистый. Серые лесные почвы не получили сплошного распространения. Различными по площади массивами они залегают среди черноземов. Чаще всего эти почвы встречаются в наиболее облесенных районах, то есть в Усманском, Добровском, Грязинском, Хлевен-ском и Задонском, где они формировались под лесами. На надпойменной террасе реки Воронеж под сосновыми лесами располагаются светло-серые лесные песчаные почвы. Они тянутся вдоль этой реки широкой полосой, почти не прерываясь. В поймах рек и в звеньях первичной гидрографической сети находятся пойменные аллювиальные почвы, аллювиально-делювиальные почвы, залегают по днищам балок, впадающих в речные долины.

Липецкая область целиком расположена в лесостепной зоне. На долю лесного фонда приходится около 10% территории. Наиболее крупные лесные массивы расположены в западной части территории. Самые большие лесные массивы находятся в Хлевенском и Задонском районах. Основными древесными породами являются дуб, ясень, липа и некоторые другие. Нередки березняки и осинники. Леса с преобладанием сосны расположены на левых берегах, на надпойменных террасах. Из них наиболее значительным по площади является Усманский бор на междуречье Воронежа и Усмани, площадь которого составляет 55 тыс. га, а также леса в районе г. Липецка. Кустарниковый ярус состоит из орешника, рябины, бересклета бородавчатого и др. Степная растительность сохранилась главным образом в местах, мало доступных для распашки и выпаса скота - по крутым берегам рек и оврагов.

Луговая и лугово-степная растительность сохранилась по склонам балок, на лесных полянах и в поймах рек. Хорошие заливные луга имеются в поймах рек Дона, Воронежа, Матыры и других. На заливных лугах преобладают злаковые растения (лисохвост и мятлик) с примесью осок и ряда других двудольных. Суходольные луга по своему составу чаще всего бывают разнотравными. Широко распространена болотная растительность, представленная типичными растениями низинных* болот.

Особенности природных условий Липецкой области предопределяют ее сельскохозяйственную специализацию, которая характеризуется производством зерновых и развитым молочно-мясным животноводством. На территории воз-

делывается свыше 50 сельскохозяйственных культур, среди которых ведущими является озимая рожь, озимая и яровая пшеница, ячмень, овес, просо, гречиха, картофель. Из технических культур выращивается сахарная свекла.

В третьей главе «Методика проведения агромониторинга пойменных земель» предлагается методика его проведения, предусматривающая анализ современного состояния пойменных земель и оценку величины хозяйственного воздействия. Она заключает в себя:

1. Проведение обследования пойменных и прилегающих склоновых земель, наблюдение за гидрологическим режимом речного и склонового стока..

2. Выявление негативных процессов, влияющих на состояние пойменных земель. К ним прежде всего относятся аллювиально-делювиальные процессы; подтопление и засоление земель.

3. Оценку экологического состояния этих земель на репрезентативных участках-эталонах, которые являются представительными для эколого-хозяй-ственных районов Липецкой области.

При этом предполагается определенная структура агроэкологического мониторинга пойменных земель (рис.1). Мониторинг склоновых земель целесообразно проводить в бассейнах малых рек, где происходят основные природные процессы. Для решения поставленных целей и задач в диссертационной работе предлагается следующая модель мониторинга склоновых земель, включающая в себя четыре блока:

Первый блок характеризует наличие и качество исходной информации о состоянии склоновых земель и факторов, их обусловливающих.

Второй блок включает в себя анализ особенностей функционирования и режима изучаемого объекта.

Третий блок направлен на анализ роли природных и антропогенных факторов, оказывающих влияние на состояние пойменных земель

Четвертый блок представляет собой систему управления и контроля за качественным состоянием склоновых земель, а также обеспечивает выходную информацию, необходимую для решения практических задач.

Система мониторинга пойменных земель проводится в рамках целостного природного образования - малого водосбора, составными частями которого являются компоненты ландшафта: климат, воды, почвы, литогенная основа, а также антропогенез.

Для выявления негативных явлений при водной эрозии, деградации почв, подтоплении, заболачивании, переувлажнении, засолении и загрязнении почв необходим набор большого количества геоэкологических параметров склоновых земель. Это требует привлечение различной геоэкологической информации: 1) материалов земельно-кадастровых справочников; 2) материалов наблюдений сетевых метеорологических и гидрологических и специальных станций и постов Гидрометслужбы РФ, а также временных пунктов наблюдений, действующих при экспедиционных исследованиях; 3) результатов аэро-космических наблюдений; 4) гидрорежимных наблюдений по скважинам; 5) наблюдений за

Рис. 1. Мониторинг пойменных земель.

агрохимическими свойствами почв; 6) результатов теоретических и эмпирических исследований; 7) географической и экологической информации.

Изучение земель на склоновых участках в Липецкой области показало, что в результате многолетнего распахивания почвы претерпевают негативные изменения: ухудшается структура пахотного слоя, снижается содержание гумуса и элементов питания, растет гидролитическая кислотность, снижается сумма поглощенных оснований, происходит декальцинация почв, развиваются процессы почвенной эрозии, что приводит к снижению плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

Для пойменных земель характерно их ежегодное затопление талыми водами. Выход весенних речных вод сопровождается целым рядом процессов, часто негативных. Во-первых, подвергаясь затоплению, почвенные горизонты пойменных земель получают значительные дополнительные запасы влаги (до 100 мм), которых вполне хватает для естественного травостоя на весь вегетационный период. Во-вторых, в этот период года уровень подземных вод испытывает значительное поднятие. В отдельные годы происходит даже смыкание поверхностных и подземных вод. В результате происходит подтопление земель, а в условиях слабого дренирования территории, что характерно для Окско-Донской низменности, наблюдается сильное переувлажнение почв и даже их заболачивание, а иногда и засоление. В тех районах Липецкой области, где развиты широкие поймы с малым уклоном местности, отмечается высокое стояние подземных вод. Их уровень в течение всего вегетационного периода колеблется в среднем от 0,8 до 2,1 м, а в пойменных западинах он еще более повышается. В подобных условиях развиваются сильно переувлажненные почвы с фоновыми гидроморфными аллювиально-луговыми глееватыми и глеевыми почвами. И в-третьих, подтопление земель обусловливает резкое увеличение эрозионного смыва, а также значительный вынос питательных веществ и наиболее тонких частиц мелкозема.

Перечисленные выше обстоятельства указывают на необходимость дифференцированного подхода к хозяйственному использованию пойменных земель в различных районах области.

Проведенные исследования показывают, что в Липецкой области среди негативных процессов, влияющих на состояние земель, наибольший вред приносит водная эрозия почв. По данным ГУПР Липецкой области в районе исследований площадь эродированных земель занимает 20% общей площади сельскохозяйственных угодий. На долю пойменных земель приходится около 15%. Эродированных земель области. Засолению подвержено 5%; подтоплению - 4% сельскохозяйственных угодий.

Смыв почв с сенокосно-суходольных и овражно-валочной сети. В диссертационной работе приведены, рассчитаны пространственно-временные характеристики смыва и выноса питательных веществ в растворенном виде за год в весенний и меженный периоды.

Распределение среднемноголетнего весеннего смыва почв на малых водосборах в условиях Липецкой области носит сложный характер. Это связано с тем, что смыв почв зависит не только от стока, распределение которого носит

зональный характер, но и от формы, крутизны и экспозиции склона. Так, в террасном типе местности, где уклон невелик, смыв почв составляет лишь 0,6-0,7 т/га. На Окско-Донской низменности смыв на слабодренированных пространствах несколько ниже и составляет 0,25-0,50 т/га. На Среднерусской возвышенности, имеющей высокую расчлененность, смыв возрастает до 0,75-1,2 т/га. Распределение коэффициента вариации смыва склонового стока за весенний период носит зональный характер. Самые низкие значения коэффициента вариации смыва отмечаются на севере района исследований - 1,25, а на юге его величина увеличивается до 1,7. В теплый период времени смыв почв возрастает на Среднерусской возвышенности до 1,5 -1,75 на северо-западе и до 2,0-2,25 т/га на юго-западе (рис. 2, 3).

Естественная противоэрозионная устойчивость почв зависит от содержания в них гумуса и его качественного состава, емкости поглощения и состава почвенно-поглощающего комплекса, структурного состава и водопрочности агрегатов, гранулометрического и минералогического состава, засоленности, кар-бонатности и физико-механических свойств, растительности.

К понижающим противоэрозионную устойчивость почв свойствам относятся: низкое содержание гумуса и преобладание в его составе фульвокислот, низкая емкость поглощения и высокое содержание в почвенно-поглощающем комплексе катионов натрия и водорода, засоленность, карбонатность, высокая или очень низкая влажность к моменту дождя. Противодефляционная устойчивость почв зависит прежде всего от их гранулометрического состава и связанности. Легкие почвы начинают развеваться раньше, чем тяжелые.

Засоление и осолонцевание сенокосно-суходольных земель. Результат высокого стояния уровня подземных вод под пойменными землями приводит не только к переувлажнению почв, но и к их засолению. Всего в области засолению подвержено около 4600 гектаров пойменных земель. Наибольшее их количество относится к бассейну р. Матыра.

Экологические последствия орошения. Современные урожаи сельскохозяйственных культур на них часто далеки от планируемых и нередко даже ниже, чем на богаре. Одной из главных причин недостаточной эффективности орошаемого земледелия является негативное изменение свойств почвы. В настоящее время до 10% орошаемых земель находится в неудовлетворительном мелиоративном состоянии. Причина - несоблюдение требуемых режимов орошения, грубые нарушения агротехники культур, оптимальных сроков посева и ухода за растениями, низкие нормы внесения органических и минеральных удобрений.

Переувлажнение почв и подтопление пойменныгх земель. Анализ полевых исследований с привлечением аэрокосмической фотосъемки позволил установить, что переувлажненные почвы пойменных земель наиболее характерны для бассейна р. Воронеж. Они сконцентрированы в основном в Усман-ском, Добринском, Грязинском и восточных частях Добровского, Чаплыгин-ского и Хлевенских районов.

Масштаб 1: 1 500 ООО

Условные знаки*

Границы районом <. ре; и I с м н о гол етн е го смыва почв в Липецкой облааи за весенний период, в т/га.

1,2; 0,70 Параметры среднемноголетнего смыва почв

в Липецкой области за весенний период, в т/га

Рис. 2. Карта среднемноголетнего смыва почв в Липецкой области за весенний период, в т/га.

Масштаб 1: 1 500 000

Условные знаки:

Границы районов среднемноголетнего смыва почв в Липецкой области за летне-осенний период, в т/га.

0,5; 2,25; Параметры среднемноголетнего смыва почв 1,5 Липецкой области за летне-осенний период в т/га

Рис. 3. Карта среднемноголетнего смыва почв в Липецкой области за летне-осенний период, в т/га.

Результаты мониторинговых исследований позволили разработать дифференцированный подход к решению рационального использования пойменных и сенокосных земель для хозяйственных нужд, который основывается на результатах расчетного агроэкологического мониторинга. Для его осуществления необходимо прежде всего проведение целевого районирования с выделением в каждом из полученных районов опорных пунктов-эталонов, как наиболее типичных и характерных для данного района. Характеристики бассейнов-эталонов на основе метода аналогии затем переносятся на неизученные объекты с учетом их индивидуальных особенностей. При этом используются поправочные коэффициенты.

В процессе исследований было проведено эколого-хозяйственное районирование пойменных земель Липецкой области, которое затем использовалось для выбора типичных объектов-эталонов. Районированию предшествовала классификация пойменных земель, позволившая выделить наиболее характерные типы для изучаемых объектов с учетом их иерархического ранга. Решение этой задачи возможно только на основе проведения типологической классификации. В работе использована многомерная классификация малых водосборов, основу которой составляет общая комплексная классификация геосистем (Исаченко, 1990; Сочава, 1978; Рязанцев и Жердев, 1991).

В качестве ведущих признаков в работе выделены:

1. Ландшафтно-климатические, отражающие взаимосвязь внешних климатических условий с ведущими компонентами ландшафта (биотой и почвой). Они включают в себя таксоны — тип (по соответствию с типом ландшафта); подтипы - учитывают широтную дифференциацию типа и группа подтипов - учитывает долготную дифференциацию типа и подтипа.

2. Рельеф и геолого-геоморфологические особенности строения малых водосборов учитываются категорией класса (включает несколько высотных градаций). Каждый класс, в свою очередь, дифференцируется далее на подклассы, выделяемые по составу пород. Морфоскульптурные признаки характеризуют геоморфологический комплекс условий и тип рельефа и отражены соответственно в категориях -род и подрод. Категория морфологические признаки характеризует степень расчлененности водосборов, а также озерность, заболоченность, облесенность, закарстованность, форму и рисунок их морфо-структурных частей.

Данная классификация включает в себя шесть главных таксонов: тип-класс-подкласс-род-подрод-признаки. Первые два таксона характеризуют глобальный уровень; подкласс и род - региональный уровень, а остальные таксоны - местный (локальный) уровень, отражая мозаичную картину пространственного распределения классифицируемых объектов.

В основу данного эколого-хозяйственного районирования пойменных земель положены принципы территориальной общности, комплексности, ведущего фактора и генезиса явлений. Все они увязаны в единый подход, позволяющий провести выявление объективно существующих зонально-азональных пространственно-временных свойств пойменных и сенокосных земель по условиям формирования и режима местного стока и смыва.

Исследуемая территория (рис. 4) полностью располагается в двух провинциях Русской равнины: Центрально-возвышенной (Среднерусская возвышенность) и Центрально-низменной (Окско-Донская низменность). Всего выделено четыре района. Каждый район характеризуется своими почвенными и другими эколого-хозяйственными показателями.

Эколого-хозяйственное районирование дает возможность получить суждение о природных условиях неизученных территорий по аналогии с изученными, которые по комплексу элементов природной среды относительно однородны. Это делает возможным производить географическую интерполяцию выявленных эколого-почвенных закономерностей изучаемых объектов. Практическое значение районирования состоит в том, что оно позволяет вскрывать новые закономерности эрозионных и других почвенных явлений и дает возможность дифференцированного подхода в аналитических расчетах и прогнозах. Это необходимо при использовании метода аналогий для рационального размещения мониторинговой сети станций и при разработке программ использования почвенных ресурсов.

Так, в данной работе в каждом из выделенных районов был выбран опорный пункт-эталон (рис. 5). На Среднерусской возвышенности в качестве таких объектов были приняты хозяйства: «Воловское», занимающее юго-восток Липецкой области и «Новоникольское», расположенное на севере области. На Окско-Донской низменности в качестве подобного пункта было принято хозяйство «Венера» Грязинского района. На Среднерусской возвышенности относительно узкие поймы рек лишь в редких случаях позволяют производить широкозахватное орошение. В этих регионах области поймы более дренированы и используются прежде всего как сенокосные угодья. На Окско-Донской низменности поймы более широкие, но с плохими условиями естественного дренирования. Здесь размеры пойм позволяют производить орошение и выращивание кормовых культур. Однако в связи с близким к залеганием грунтовых вод орошение здесь следует производить очень осторожно, иначе это может привести к переувлажнению почв и даже их заболачиванию. Суходольные сенокосы во всех регионах области можно использовать как основную кормовую базу для животноводства.

В четвертой главе «Эколого-хозяйственные аспекты рационального использования пойменных земель и рекомендации по их охране» рассмотрены проблемы пойменных земель. В результате проведенных исследований установлено, что на пойменных землях вследствие специфики их природного функционирования, то есть ежегодного затопления, возникает особая гидравлическая взаимосвязь между поверхностными и подземными водами, в результате которой уровень грунтовых вод находится близко от земной поверхности. В условиях плохого дренирования почво-грунтов, что характерно для рек Ок-ско-Донской низменности, в речных поймах не следует осуществлять строительство гидротехнических сооружений, так как это может привести к подтоплению территории, вымоканию древостоя и заболачиванию земель.

Масштаб 1: 1 500 000 Условные знаки:

Границы районов

I Лесостепная провинция Среднерусской возвышенности

II Юго-западный овражно-балочный район

III Песчаные террасы Дона - Воронежа и лесостепная провинция

Окско-Донской низменности

IV Юго-восточный

Рис. 4. Эколого-хозяйственное моделирование пойменных земель Липецкой области.

«Новоникольское»

Рис. 5. Опорные пункты эколого-экономического районирования Липецкой облас-

В целях рационального использования пойменных земель необходим дифференцированный подход к использованию переувлажненных почв. На землях, где наблюдается слабое их переувлажнение при условии сплошного за-лужения возможно осуществлять посев многолетних трав и кормовых культур. На среднепереувлажненных землях следует осуществлять фитомелиорацию вокруг западин путем посева люцерны. Сильно переувлажненные земли с уровнем грунтовых вод 0,8-2,0 м нуждаются в сплошном залужении межзападин-ных пространств.

Для снижения процессов эрозии на пойменных землях нельзя проводить распашку земель. В условиях Среднерусской возвышенности естественное дренирование пойменных земель лучше, чем на Окско-Донской низменности. Это позволяет осуществлять гидромелиоративные приемы при использовании пойменных земель в сельском хозяйстве. Пойменные земли целиком входят в водоохранную зону, поэтому для них должен соблюдаться специальный режим и прежде всего в использовании химических средств борьбы с вредителями.

Важным аспектом рационального использования пойменных земель является их охрана от наводнения. Для этой цели в работе был проведен анализ максимальных расходов и объемов воды за половодье. Наивысшие значения максимальных расходов отмечались на западе территории в бассейне р. Сосны -3-5 %. Почти во всей остальной территории наивысшие наблюденные расходы воды находились в пределах 5-7 % обеспеченности.

Размеры ущерба при наводнениях зависят от многих причин: высоты и продолжительности стояния опасных уровней, площади затопления, времени затопления (весной, летом, зимой), своевременности прогноза, организованности населения. Однако, несомненно, что чем плотнее застройка, тем больше материальный ущерб в пересчете на один гектар затопленной площади.

В настоящее время основное направление борьбы с наводнениями состоит в уменьшении максимального расхода воды в реке путём перераспределения стока во времени. Последнее отчасти достигается благодаря посадке лесозащитных полос, распашке земли поперек склонов, сохранению прибрежных во-доохранительных полос, составленных древесной и кустарниковой растительностью, террасированию склонов и т. д. Все эти и другие агролесомелиоративные мероприятия способствуют переводу поверхностного стока в подземный сток. Однако только такие мероприятия не в состоянии полностью предотвратить большие и выдающиеся наводнения. Некоторый эффект дает также строительство прудов, западней, копаней и других емкостей в логах, балках и оврагах для перехвата талых и дождевых вод. При этом одновременно улучшается водный и тепловой режим полей и лесов, предотвращается водная и ветровая эрозия почв.

Основные выводы и результаты работы

При решении поставленных задач по рациональному использованию пойменных земель и организации их мониторинга получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1 .Типизация и классификация пойменных земель должны проводиться на основе анализа существующих подходов к оценке их состояния и с учетом эко-лого-ландшафтной структуры пойменных почв. В результате было проведено Эколого-хозяйственное районирование пойменных земель Липецкой области, позволяющее выделить четыре района с неодинаковым состоянием сельскохозяйственных пойменных и сенокосных земель.

2. Пойменные и сенокосные земли на территории Липецкой области характеризуются различными водно-физическими свойствами. Так, на Среднерусской возвышенности в условиях хорошего естественного дренирования подземных вод пойменные и сенокосные земли сохраняют в течение всего вегетационного периода значительные запасы продуктивной влаги для произрастания естественного травостоя. Здесь отсутствуют процессы подтопления и заболачивания земель, но в этом районе отмечается повышенная эрозионная опасность и усиленный вынос питательных веществ из почвы. Для Окско-Донской низменности характерны широкие поймы и малые уклоны местности с высоким уровнем грунтовых вод. Вследствие этого пойменные земли здесь повсеместно переувлажнены.

3. Пойменные и сенокосные земли являются основной кормовой базой для животноводства в Липецкой области. В то же время неодинаковые условия в поймах рек в разных ландшафтных провинциях предопределяют дифференцированный подход к хозяйственному использованию пойменных земель. На всей территории области необходимо проведение полного залужения пойм. Но на Среднерусской возвышенности это связано с предупреждением эрозионных процессов. На Окско-Донской низменности необходимы не только фитомелио-рация, но и отведение избыточных талых вод в весеннее время. На землях с переувлажненными почвами при залужении можно высевать многолетние травы и кормовые культуры. На среднепереувлажненных землях следует осуществлять фитомелиорацию вокруг западин путем посева люцерны. Сильно переувлажненные земли с уровнем грунтовых вод от 0,8 до 2,0 м нуждаются в сплошном залужении.

4. Для снижения процессов эрозии на землях Среднерусской возвышенности с крутизной более 3° нельзя проводить распашку земель, а с крутизной до 3° - проводить контурную вспашку. Противоэрозионные агротехнические и лесомелиоративные мероприятия являются вполне эффективным средством борьбы с эрозией, не требуют больших затрат, средств и труда и являются быстро действующими.

5. Проведенный анализ позволил выявить наиболее эффективные агротехнические мероприятия, воздействующие на склоновый сток и смыв почвенного покрова. К ним относятся гребнистая и поперечная вспашка с почвоуглублением, снижающая величину стока и смыва почв до 28%. Склоны, занятые стерней и залежью, практически не влияют на изменение стока.

6. Пойменные земли целиком входят в водоохранную зону, поэтому для них должен соблюдаться специальный режим использования с запретом применения химических средств борьбы с вредителями.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Нестерова Н.Н. Организация мониторинга земель малых водосборов и характеристика используемых материалов наблюдений // Экология Центральночерноземной области Российской Федерации: Научно-технический журнал по проблемам экологии, охраны окружающей среды и рационального природопользования.-Липецк.-2001 .-№ 1 .-с. 15-19.

2. Нестерова Н.Н. Математическая модель формирования режима водоподачи во время половодья // Сборник тезисов научно-практической конференции «Проблемы стабилизации и развития социально-экономической сферы России»: из-во Липецк.-2002,- с. 103-104.

3. Нестерова Н.Н. Математическая модель формирования руслового стока // Материалы научно-практической конференции «Государство, право, общество: Современное состояние и проблемы развития»: из-во Липецк.-2002.-с.88-89.

4. Нестерова Н.Н. Язык математики и обработка статистических материалов при характеристике страны // Сборник тезисов научно-практической конференции к 175-летию П.П. Семенова-Тянь-Шанского: из-во Липецк.-2002.-с.57-60.

5. Нестерова Н.Н. Оценка максимального стока при проектировании малых гидротехнических сооружений // Сборник тезисов ВЗФЭИ: из-во Липецк.-2003.-С.96-98.

6. Нестерова Н.Н. Проблемы регулирования весеннего паводка в Липецкой области // Сборник тезисов научно-практической конференции «Экономический либерализм и государственное регулирование - составляющие стратегии социально-экономического развития Центрального федерального округа»: из-во Липецк.-2003.- с155-157.

7. Нестерова Н.Н. Моделирование максимального стока половодья // Журнал «Экономический вестник» Администрации Липецкой области и филиала ВЗФЭИ в г. Липецке: из-во Липецк.-2003.-№1.-с.72-74.

8. Нестерова Н.Н. Экономические основы формирования защиты территорий от наводнений // Сборник тезисов научно-практической конференции Администрации Липецкой области и Липецкого филиала ОРАГС: из-во Липецк. -2003.-С.250-252.

9. Нестерова Н.Н. Экономико-правовые аспекты деградации сельхозугодий Липецкой области // сб.: Научно-практическая конференция Администрации Липецкой области. - в печати.

* -574Ï

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Нестерова, Надежда Николаевна

Введение

Глава 1. Изученность состояния пойменных земель в Липецкой области и организация мониторинга пойменных земель

1.1. Изученность пойменных земель

1.2. Мониторинг пойменных земель

1.3. Характеристика исходных материалов наблюдений и организация мониторинга пойменных земель

1.4. Выводы

Глава 2. Природно-ландшафтная характеристика Липецкой области

2.1. Рельеф и геолого-геоморфологическое строение местности

2.2. Растительность

2.3. Климатические факторы

2.4. Гидрография и водные ресурсы

2.5. Состояние почвенного покрова пойменных земель

2.6. Выводы

Глава 3. Методика проведения агромониторинга пойменных земель

3.1. Антропогенные факторы снижения плодородия почв

3.2. Смыв почв с пойменных земель

3.3. Переувлажненность почв пойменных земель

3.4 Эколого-хозяйственное районирование пойменных земель Липецкой области

3.5. Выводы

Глава 4. Эколого-хозяйственные аспекты рационального использования пойменных земель и рекомендации по их охране

4.1. Геоэкологическая оценка пойменных земель

4.2. Максимальный сток половодья и пойменные земли

4.3. Хозяйственно-экономические основы формирования защиты пойменных земель от наводнения

4.4. Выводы 117 Заключение 121 Список использованных источников 123 Приложения

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка концепции агроэкологического мониторинга пойменных земель Липецкой области"

Актуальность темы исследования. Увеличение общей антропогенной нагрузки на природную среду, сопровождающееся интенсификацией сельскохозяйственного производства, привело в последние десятилетия к значительному ухудшению качественного состояния земельных ресурсов. В результате низкой культуры земледелия, использования мощной техники с большим удельным давлением на грунт, недостаточного внесения минеральных и органических удобрений в пашню происходят процессы деградации сельскохозяйственных земель, выражающиеся в низкой биологической активности почв, обеднении их плодородного слоя, проявлении процессов эрозии, переувлажнения и заболачивания земель.

В лесостепной зоне, где находится район исследований, среди-яегатив-ных природных процессов, влияющих на состояние земель, наибольшим распространением пользуется водная эрозия почв. Так, в Липецкой области площадь эродируемых почв превышает 20% от общей площади сельскохозяйственных угодий, тогда как засолению подвержено около 5%, подтоплению - 4%; нарушенные почвы встречаются на площади не более 0,02%.

В период весеннего половодья в Липецкой области фактически ежегодно затапливается более 3,2% пойменных земель, ценных для сельского хозяйства, а 12,1% земель находятся в звеньях первичной гидрографической сети. Таким образом, 15,3% земельных ресурсов области, пригодных для сельскохозяйственного производства, находятся в поймах рек и балочной сети Земли. Они представляют собой большую ценность для сельского хозяйства, являясь одним из основных источников кормов для животноводства в области. Размеры ущерба, наносимого наводнениями, зависят от ряда причин: высоты и продолжительности стояния опасных уровней воды в реке, площади и времени затопления земель, своевременности и точности прогноза, организованности населения.

Поэтому исследования, направленные на изучение негативных природных процессов, воздействующих на пойменные и склоновые земли, разработка концепции агроэкологического мониторинга этих земель являются весьма актуальными.

Целью диссертации является проведение оценки состояния пойменных земель. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработка методики агроэкологического мониторинга пойменных земель.

2. Выявление природных и антропогенных факторов, влияющих на состояние пойменных земель.

3. Проведение анализа состояния и оценка качества пойменных земель Липецкой области.

4. Разработка рекомендации по охране и рациональному использованию пойменных земель.

Объектом исследования являются пойменные земли рек и звеньев первичной гидрографической сети Липецкой области.

Предметом исследования являются природные и антропогенные процессы, определяющие состояние пойменных земель Липецкой области.

Исходные материалы и методы исследований. Решение задач, поставленных в диссертационной работе, базировалось на материалах камеральных и полевых исследований, литературных источниках, картографических и фондовых материалах. В диссертации использованы результаты наблюдений за стоком по воднобалансовым станциям, экспериментальные исследования Воронежского государственного аграрного университета, материалы Липецких обл-водхоза, гипроводхоза, комитета по охране природных и водных ресурсов, полевые исследования, в которых участвовал автор, а также результаты наблюдений за работой 17-ти метеорологических и гидрологических станций.

Все полевые наблюдения проводились согласно рекомендациям ГГИ и ГГО для экспериментальных репрезентативных бассейнов. Точность полученных результатов исходной информации находится в пределах 5-10%.

В исследованиях были использованы методы: картографический, эколо-го-географический, структурно-генетический, аналитический и статистический.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Агроэкологический мониторинг пойменных земель.

2. Результаты анализа и оценки состояния пойменных земель Липецкой области.

3. Эколого-хозяйственное районирование пойменных земель района исследований

4. Рекомендации по охране и рациональному использованию пойменных земель.

Научная новизна и теоретические результаты работы определяются тем, что впервые для Европейской части России произведено эколого-хозяйственное районирование пойменных земель Липецкой области с учетом их экологического состояния и хозяйственного использования. Разработана концепция агроэкологического мониторинга, включающая в себя изучение негативных процессов, влияющих на состояние пойменных земель и оценку их качества.

Теоретическая значимость работы состоит в разработке и обосновании структуры агроэкологического мониторинга пойменных земель в региональном масштабе и оценки влияния факторов хозяйственной деятельности на пойменные земли Липецкой области.

Практическая ценность работы. Результаты исследований могут быть использованы в землеустроительных организациях, комитетах экологии и природных ресурсов при проектировании объектов землеустройства, организации агромониторинга, проведении комплекса водорегулирующих и природоохранных мероприятий на пойменных землях в Липецкой области, и в других районах Российской Федерации с близкими природными условиями.

Достоверность результатов работы подтверждается качеством исходных материалов и рядов наблюдений государственной сети станций и постов Росгидромета; проведением экспериментальных исследований в соответствии со стандартными требованиями; корректным применением методов исследования при решении поставленных задач; применением апробированных методик обработки исходных материалов; согласованием полученных результатов с данными фактических наблюдений.

Реализация и апробация работы. Результаты исследований, полученные автором, использованы при разработке «Рекомендаций по расчету инженерных характеристик при проектировании противоэрозионных комплексов в условиях Липецкой области», внедрены в учебный процесс Липецкого института усовершенствования учителей, Липецкого государственного педагогического университета и Эколого-политологического института по дисциплине «Геоэкология».

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Всероссийской конференции, посвященной памяти С.С. Семенова-Тянь-Шанского (Липецк, 2002 г.), межвузовских научно-практических конференциях Липецкого государственного педагогического университета и института усовершенствования учителей (Липецк, 2000 - 2003 гг.), Всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование наземного обеспечения авиации (экологическая безопасность и мониторинг)» (Воронеж, 2003 г.). Материалы исследований автора использованы при разработке рекомендаций по рациональному использованию пойменных земель малых водосборов. Результаты работы внедрены в землеустроительные проекты АОО Росгипрозем Липецкой области.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Личное участие автора заключается в проведении экспериментов, в теоретическом и методологическом обосновании постановки проблемы и обобщении результатов, полученных при проведении исследований, а также в обработке полученных данных и формулировании выводов работы, в разработке рекомендаций по рациональному использованию пойменных земель.

Заключение Диссертация по теме "Землеустройство, кадастр и мониторинг земель", Нестерова, Надежда Николаевна

4.4. Выводы

В данном разделе проведен анализ современного состояния пойменных земель Липецкой области и проведена оценка влияния на них факторов хозяйственной деятельности.

1. Почвы в результате длительного использования в пашне претерпевают негативные изменения: ухудшается структура пахотного слоя, снижается содержание гумуса и элементов питания, растет гидролитическая кислотность, снижается сумма поглощенных оснований, происходит декальцинация, развиваются процессы эрозии, что приводит к снижению плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

2. Экологические последствия орошения. Современные урожаи сельскохозяйственных культур на черноземах часто далеки от планируемых и нередко даже ниже, чем на богаре. Одной из главных причин недостаточной эффективности орошаемого земледелия является негативное изменение свойств почвы

В настоящее время до 10% орошаемых земель находится в неудовлетворительном мелиоративном состоянии. Причина - несоблюдение требуемых режимов орошения, грубые нарушения агротехники культур, оптимальных сроков посева и ухода за растениями, низкие нормы внесения органических и минеральных удобрений.

3. Химический токсикоз почв. Используемые в сельскохозяйственном производстве агрохимические средства для повышения плодородия почв имеют существенные недостатки, так как загрязняют почву токсичными соединениями. Серьезную опасность представляют примеси токсичных элементов, в том числе тяжелых металлов, которые в удобрениях составляют значительные количества.

Экологическая нагрузка на почву возрастает не только вследствие несовершенства химического состава агрохимических средств, присутствия в них токсикантов, но и из-за других источников техногенного загрязнения: промышленность и транспорт. Установлено, что на почвах, загрязненных тяжелыми металлами, наблюдается снижение урожайности: зерновых на 20-30%, сахарной свеклы - на 35, картофеля - на 47 и бобовых - на 40%.

4. Основные мероприятия по борьбе с эрозией. Предотвращение эрозии и борьба с ней, а также улучшение эродированных земель предполагают целый комплекс различных мероприятий. Основу борьбы с эрозией составляет оптимальная сельскохозяйственная организация территории. Организацин-но-хозяйственные мероприятия обеспечивают правильную структуру посевных площадей и севооборотов, размеры и конфигурацию каждого поля севооборота, размещение дорог, лесополос и населенных пунктов. Правильная организация угодий и севооборотов обеспечивает наиболее рациональное использование каждого участка земли и предусматривает увеличение производства сельскохозяйственной продукции и предотвращение эрозионных процессов и повышения плодородия почв. Противоэрозионные агротехнические мероприятия считаются вполне эффективным средством борьбы с эрозией, и наиболее доступны, при этом не требуют больших затрат, средств и труда, и являются быстро действующими.

Наиболее распространенными агротехническими приемами являются такие, которые способствуют повышению поглотительной способности почвы, ее устойчивости к размыву и выдуванию. Это глубокая пахота, валкование зяби, лункование, щелевание и др. Применяется также обработка почв и посев поперек склона, а на сложных склонах - контурная вспашка (по направлению горизонталей). При такой вспашке и посеве, образующиеся на поверхности борозды и гребни будут препятствовать поверхностному стоку и смыву почв, обогащать поля влагой.

Лесомелиоративные приемы также являются частью противозрозионных мероприятий. Грамотно созданная система лесополос регулирует и значительно снижает поверхностный сток; защищает почву от смыва талыми и ливневыми водами и от выдувания ветром.

5. Для Окско-Донской низменности характерны широкие поймы с малыми уклонами местности и высоким стоянием уровня грунтовых вод. Вследствие этого здесь на поймах повсеместно получили распространение процессы переувлажнения

6. Пойменные и сенокосные земли являются основной кормовой базой региона. В то же время различный характер пойм в разных ландшафтных провинциях Липецкой области предопределяет дифференцированный подход к хозяйственному использованию пойменных земель.

В обоих регионах необходимо проведение полного залужения пойм. На Среднерусской возвышенности это связано прежде всего с предупреждением интенсивного развития эрозионных процессов. На Окско-Донской низменности необходимо проведение не только приемов фитомелиораций, но и отведение весной избыточных талых вод.

На тех землях, где наблюдается переувлажнение почв, при сплошном залу-жении возможно осуществлять посев многолетних трав и кормовых культур. На среднепереувлажненных землях следует осуществлять фитомелиорации вокруг западин путем посева люцерны. Сильно переувлажненные земли с уровнем грунтовых вод 0,8-2,0 м нуждаются в сплошном залужении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При решении поставленных задач по рациональному использованию пойменных земель и организации их мониторинга получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1.Типизация и классификация пойменных земель должны проводиться на основе анализа существующих подходов к оценке их состояния и с учетом эколого-ландшафтной структуры пойменных почв. В результате было проведено Эколого-хозяйственное районирование пойменных земель Липецкой области, позволяющее выделить четыре района с неодинаковым состоянием сельскохозяйственных пойменных и сенокосных земель.

2. Пойменные земли на территории Липецкой области характеризуются различными водно-физическими свойствами. Так, на Среднерусской возвышенности в условиях хорошего естественного дренирования подземных вод пойменные и сенокосные земли сохраняют в течение всего вегетационного периода значительные запасы продуктивной влаги для произрастания естественного травостоя. Здесь отсутствуют процессы подтопления и заболачивания земель, но в этом районе отмечается повышенная эрозионная опасность и усиленный вынос питательных веществ из почвы. Для Окско-Донской низменности характерны широкие поймы и малые уклоны местности с высоким уровнем грунтовых вод. Вследствие этого пойменные земли здесь повсеместно переувлажнены.

3. Пойменные земли являются основной кормовой базой для животноводства в Липецкой области. В то же время неодинаковые условия в поймах рек в разных ландшафтных провинциях предопределяют дифференцированный подход к хозяйственному использованию пойменных земель. На всей территории области необходимо проведение полного залужения пойм. Но на Среднерусской возвышенности это связано с предупреждением эрозионных процессов. На Окско-Донской низменности необходимы не только фитомелиорация, но и отведение избыточных талых вод в весеннее время. На землях с переувлажненными почвами при залужении можно высевать многолетние травы и кормовые культуры. На среднепереувлажненных землях следует осуществлять фитомелиорацию вокруг западин путем посева люцерны. Сильно переувлажненные земли с уровнем грунтовых вод от 0,8 до 2,0 м нуждаются в сплошном залужении.

4. Для снижения процессов эрозии на землях Среднерусской возвышенности с крутизной более 5° нельзя проводить распашку земель, а с крутизной до 1,5° - проводить контурную вспашку. Противоэрозионные агротехнические и лесомелиоративные мероприятия вполне эффективное средство борьбы с эрозией, не требуют больших затрат, средств и труда и являются быстро действующим.

5. Проведенный анализ позволил выявить наиболее эффективные агротехнические мероприятия, воздействующие на качественное состояние пойменных земель и сопротивлению их размыва. К ним относятся гребнистая и поперечная вспашка с почвоуглублением, снижающая величину стока и смыва почв до 28%. Такие агрофоны, как стерня и залежь, практически не влияют на изменение стока.

6. Пойменные земли целиком входят в водоохранную зону, поэтому для них должен соблюдаться специальный режим использования с запретом применения химических средств борьбы с вредителями.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Нестерова, Надежда Николаевна, Воронеж

1. Агрофизические методы исследования почв. М.: Наука, 1966. 259 с.

2. Антипов А.Н., Рагозин А.В. Использование картографической информации в гидрологических исследованиях // География и природные ресурсы. -1987. №4.-С. 80-88.

3. Арманд А.Д. Информационные модели природных комплексов. М.: Наука, -1995.126 с.

4. Афанасьев Я.Н. Зональные системы почв // Записки Горецкого СХИ. 1922. Т.1.Ч. 2.38 с.

5. Афанасьева Е.А. Черноземы Среднерусской возвышенности. М.: Изд-во Наука, 1966.-224 с.

6. Ахтырцев А.Б. Гидроморфные почвы и переувлажненные земли лесостепи Русской равнины: Монография. Воронеж: ВГПУ, 2003. - 224 с.

7. Ахтырцев А.Б. К характеристике черноземно-луговых солонцов юга Окско-Донской равнины // География н плодородие почв. Саранск: Изд-во Мордовского университета, 1979.-С. 115-126.

8. Ахтырцев А.Б. Уровни активности ионов кальция, натрия и известковый потенциал в почвах лугового комплекса Окско-Донской равнины // Агрохимия. 1978. № 12. - С. 84-91.

9. Ахтырцев А.Б. Черноземно-влажнолуговые почвы Среднерусской лесостепи и их гумусное состояние / А.Б. Ахтырцев, Б.П. Ахтырцев // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Химия, биология. -2001.-№2.-С. 44-50.

10. Ахтырцев Б.П. Генезис и эволюция почв песчаных террас лесостепи в голоцене / Б.П. Ахтырцев, А.Б. Ахтырцев, Л.А. Яблонских // Тез. докл. III съезда Докучаевского о-ва почвоведов (11-15 июля 2000 г., Суздаль). М., 2000. - Кн. 3.-С. 9-10.

11. Ахтырцев Б.П. Химические и агрофизические свойства аллювиальных почв пойм Верхнего Дона / Б.П. Ахтырцев, Л.А. Яблонских, И.А. Лепилин

12. Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Химия, биология. 2000. - №6. - С. 68-77.

13. Базилевич Н.И., Панкова Е.И. Опыт классификации почв по засолению // Почвоведение. 1968. №11. - С. 3-15.

14. Балабко П.Н. Микроморфологичекая диагностика пойменных почв: Авто-реф. дис. . канд. биол. наук. М., 1975. - 24 с.

15. Белов С. В. и др. Охрана окружающей среды. — М.: Высшая школа, 1991. -319с.

16. Берлянт A.M., Мусин О.Р., Свентэк Ю.В. Геоинформационные технологии и их использование в эколого-географических исследованиях. М.: Изд-во МГУ, 1987.- 188 с.

17. Бертокс П., Рада Д. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений. М.: Мир, 1980.-606 с.

18. Большаков В. Н. Экологическое прогнозирование. // Серия «Знание». Биология, М.: 1983. №5.

19. Васильева В.И., Херсонский Э.С. Расчет глубины промерзания почвог-рунтов в бассейне Верхнего Дона. ТР. ГГИ, 1977. Вып. 233. - С. 13-117.

20. Вершинина Л.К., Крестовский О.И. Учет водопоглотительной способности водосборов при прогнозах стока весеннего половодья. Тр. ГГИ, 1980. Вып. 265.-С. 3-31.

21. Вершинина Л.К. Пространственное распределение влажности и глубины промерзания. Тр. ГГИ, 1977. Вып. 233. - С. 97-108.

22. Вильяме В.Р. Естественно-научные основы луговодства или луговедение. -М.: Изд-во Нов. Дер., 1922. 1007 с.

23. Вильяме В.Р. Почвоведение. М.: Сельхозгиз, 1949. - 471 с.

24. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. М.: Наука., 1984.-320 с.

25. Виноградов Б.В. Основы ландшафтной экологии. М.: ГЕОС., 1998. 417 с.

26. Воскресенский К.П., Соколов А.А., Шикломанов И.А. Человек и среда обитания. Jl.:1974. С.67-88.

27. Гидрологические исследования ландшафтов. Новосибирск: НауЯг, Сиб. отд-ние, 207с.

28. Глинка К.Д. Почвоведение. M.-JI. 1931. 612 с.

29. Говорухин А. П. Режим промерзания и оттаивания почвы на территории ЦЧО. // Сб. работ Курской ГМО. Л.: 1963. Вып.2, С. 12-33.

30. Голицина Е.Ф., Калюжный И.С., Павлова К.П., В.В. Романов. Исследование теплововых свойств почв бассейна р. Дона для оценки талых вод на инфильтрацию в мерзлую почву. Тр. ГГИ. 1972. - С. 3-21.

31. Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гумусного состояния почв // Проблемы почвоведения. М., 1978. - С. 42-47.

32. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. — М.: Изд-во Московского университета. 1972. 292 с.

33. Добровольский Г.В. Вопросы теории почвообразования в поймах рек лесной зоны // Вестник Московского университета. Сер. биол., почвов., геол. геогр. 1957. - №1. - С. 69-82.

34. Добровольский Г.В. Поймы рек как ландшафты высокой плотности жизни и интенсивности почвообразозательиого процесса // Биологическая продуктивность и круговорот химических элементов в растительных сообществах. Л., 1971. - С. 226-231.

35. Доклад «Об использовании природных ресурсов и состоянии окружающей среды Липецкой области в 2001 году», из-во Липецк. 2002.

36. Докучаев В.В. Русский чернозем. Сельхозгиз, 1952. 653 с.

37. Жердев В.Н., Русинов П.С. Комплексный подход к изучению контролируемых параметров земельных ресурсов по бассейновому принципу. Воронеж: Изд-во ВГАУ, 1999. - 200 с.37