Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Территориальная дифференциация и нормирование нагрузок на агроландшафты Молдавской ССР

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Территориальная дифференциация и нормирование нагрузок на агроландшафты Молдавской ССР"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

На правах рукописи БРАГИНСК1Й ГЕННАДИИ ЯКОВЛЕВИЧ

УДК 911.52:631.43.73+632.95(478.9)

ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ И НОРМИРОВАНИЕ НАГРУЗОК НА АГРОЛАНДШАФШ ШДДАВСКОЛ ССР

Специальность II. 00. II - охрана окружагацей среды и рациональное использование природных ресурсов

• АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

МОСКВА 1990

Работа выполнена в Отделе методологии исследования геосистем Института географии АН СССР.

Научные руководители: кандидат географических наук

Т.Д.Александрова, доктор географических наук Ф.И.Козловский

Официальные оппоненты: доктор географических наук,

профессор Т.В.Звонкова, кандидат сельскохозяйственных наук В.Н.Щепотьев

Ведущая организация - Киевский государственный университет

на заседании специализированного иовета д.ииз.ХУ.ш. при институте географии АН СССР по адресу: 103017, Москва, Старомонетный пер.,

29.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 109017, Москва, Старомонетный пер., 29, спецсовет Д. СОЗ.19.01, ученому секретарю.

Ученый секретарь специализированного Совета,

им. Т.Г.Шевченко

Защита состоится

Автореферат разослан

кандидат географических наук

Т.П.Куприянова

vl

Актуальность тем, Молдавская ССР, занимая всего 0,15$ территории страны, производит около 2,55 общесоюзной валовой продукции сельского хозяйства, тлеет самый высокий чистый доход в стране с одного гектара сельхозугодий. Эти экономические показатели обеспечиваются, помимо благоприятных природных условий, широким использованием интенсивных технологий возделывания многих сельхозкультур, базирующихся на комплексной механизации производства ц применении высоких доз минеральных удобрений и ядохимикатов. Такая стратегия сельского хозяйства, практически не учитывающая географические л экологические свойства территории, приводит к резкому усилению техногенной нагрузки на агроландшафты, что в конечном счете ухудшает качество природной среды, негативно влияет на здоровье населения. Все это определяет важность регулирования - нормирования нагрузок, которые обеспечивали бы, наряду с высокой продуктивностью агроланд-шафтов, сохранение шли ресурсо- и средовоспроизводящих свойств, а также безопасность для окружающих ландшафтов и здоровья людей.

Нормирование антропогенных нагрузок на ландшафты ( и агроландшафты в частности) является сравнительно новым направлением географических исследований. Относительная его молодость и сложность (многоаспектное ть) объясняют то, что теоретические и методические основы нормирования нагрузок находятся еще в стадии начальных разработок. Отсюда и актуальность исследования методических подходов к нормированию нагрузок на агроландшафты Молдавской ССР.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с плановой тепой Лаборатории землеведения и ландшафтоведения ИГ АН СССР "Принципы и методы нормирования нагрузок на ландшафты"- 3.5.2.3 и связана с исследованиями, проводимыми в Отделе географии АН МССР в рамках проблемы Н.Т.09 "Мелиорация".

Цель и задачи -работы. Основной целью исследования било выявление территориальной дифференциации некоторых видов нагрузок на агроландшафты Молдавской ССР и разработка методических подходов к нормированию этих нагрузок. Для достижения цели было необходимо решить следующие задачи: I) проанализировать эволюцию природоохранных проблем в связи с ростом сельскохозяйственных нагрузок на территории Молдавской ССР; 2) обосновать необходимость нормирования агрофизических и агрохимических нагрузок для сохранения функционирования агроландшафтов и качества окружающей среды (на примере соответственно влияния сельхозтехники и внесения медьсодержащих псст;;цидов);

- 2 ' -

3) выявить территориальную дифференциацию влияния сельхозтехники и внесения медьсодержащих пес.тицидов; 4) разработать методические подходы к нормированию указанных видов нагрузок.

Исходные материалы. Исследование построено на материалах непосредственных полевых наблюдений автора в 1975-1978 и в I98I-I989 гг. фондовых материалах Отдела географии АН МССР и Госкомитета по статистике МССР, анализе литературных источников.

Методика исследовании. В своей работе диссертант опирался на представления о геотехнической системе (по B.C. Преобраяенскоцу, К.Н.Дьяконову, А.Ю.Ретеюму и др.), природно-сельскохозяйственной геосистеме (по В.А.Николаеву, Ф.Н.Милькову, К.В.Зворыкину и др.), принципы и методы определения норм нагрузок на ландшафты, разрабатываемые в настоящее время в Институте географии'АН СССР.

Исследования проводились на двух иерархических уровнях: региональном (анализ экспедиционных материалов, статистических, картографических, литературных данных) и локальном (полевые наблюдения и эксперименты, а такяе лабораторные исследования). Для обработки собранного материала применялись методы: 1;артографический, статистический , историко-географический.

Научная новизна. Проанализирован процесс эволюции природоохранных проблем, связанных с ростом сельскохозяйственных нагрузок, по периодам формирования агроландоафтов Молдавии. Отмечено обострение проблем в настоящее время и выявлены важнейшие из них.

Обоснована репрезентативность нагрузок сельхозтехники и медьсодержащих пестицидов как представителей соответственно агрофизических и агрохимических типов нагрузок и показаны различия методических подходов к нормированию нагрузок разных типов.

Выбраны свойства почв, индицирующие их устойчивость к изучаемым видам нагрузок и пригодные для ее оценки и картографирования. Составлены карты потенциальной устойчивости почв МССР к кандоцу из видов нагрузок.

Выявлена территориальная дифференциация исследуемых видов нагрузок и проведено районирование территории МССР по соотношению нагрузок и устойчивости к ним почв. Уточнены методические схемы нормирования агрофизических и агрохимических нагрузок на разных иерархических уровнях.

Уточнены закономерности изменения комплекса физических свойств черноземов Молдавии при их уплотнении. Определена и обоснована норма допустимого даатения на почву.

' Предложен способ локализации потоков техногенной меди на искус-

ственном биогеохишчзском барьере.

Практическое значение. Полученные результаты могут бить использованы для сельскохозяйственного планирования и организации природоохранных мероприятий на районном и республиканском уровнях. Методические подходы, полошенные в основу работы, могут быть применены для исследований в других агроландшафтных регионах страны.

Экспериментально определен оптимальный состав материала искусственного биогеохишческого барьера для локализации техногенной меди и по результатам исследований подана заявка (в соавторстве с А.И.Перельманом и Н.Ф.Мырляном) на предполагаемое изобретение "Способ локализации потоков техногенной меди" Js 4449970/26 (031008), на которую получена приоритетная справка от 22.06.88 г.

Апробация работы. Основные положения диссертации были долохсе-ны и обсуждены на Всесоюзном научном совещании "Ландшафтная индикация для рационального использования природных ресурсов" (Москва,I936), Всесоюзном совещании "Устойчивость и изменчивость геосистем как научная основа нормирования антропогенных нагрузок" (Москва,1988), Ш съезде Географического общества Молдавии (Кишинев, 1985), Летней школе для молодых ученых по теме СЭВ "Экологические основы планирования развития оптимальных структур ландиафта" (Шут,шва,ЧССР,1988), заседаниях Отдела методологии исследования геосистем Института географии АН СССР и Отдела географии АН МССР.

Публикации.- По теме диссертации опубликовано II научных работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения,четырех глав, заключения, списка использованной литературы (200 наименований) и приложения. В ней содержится 123 страницы машинописного текста, 20 таблиц, 26 рисунков.

В первой главе рассматривается эволюция природоохранных проблем в процессе формироваштя агроландшафтов Молдавии. Во второй -приводятся методические подходы к норшровашш нагрузок на агролзцц-шафты. В третьей и четвертой главах изложены результаты экспериментов по реализации предложенных методических подходов. В заключении сформулированы выводы, которые и выдвигаются в качестве основных защищаемых положений.

АГРОЛЛЩШТЫ МОЛДАВСКОЙ ССР: МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ,

ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ, ПРИРОДООХРАННЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Краткий обзор изучения сельскохозяйственных земель в отечественной географической науке показывает, что комплексный подход к исследованию этих земель, который слолшлся в трудах В.В.Докучаева и ого учеников, послужил фундаментом советской агрогеографической школы, представленной учениями об антропогенных ландшафтах (Ф.Н.Мильков, A.M.Рябчиков, Л.И. Куракова), геотехнических системах (В.С .Преображенский, А.Ю.Ретеюм,К.Н.Дьяконов, Л.Ф.Куницын), сельскохозяйственных ландшафтах (Ф.Н. Мальков), агроландшафтах (В.А Л Школаев), агроэколо-гических районах (К.В.Зворыкин), природно-антропогенпых системах (Л.И.Мухина, B.C. Преображенский) и другими.

Появление агролапдшафтных исследований было обусловлено необходимостью изучения природно-сельскохозяйственных геосистем (Николаев,-1979). В подобных исследованиях в равной мере уделяется внимание как природной, так и производственной составляющим изучаемых систем, являющихся геотехническими по своей сути.

Агроландшафгом В.А. Николаев (1988) предлагает называть не любую агрогеосистему, а лишь определенной - региональной размерности, собственно того же геосистемного уровня, который свойственен естественному ландшафту (в его региональном понимании). Поэтому основой для агролапдшафтного членения территории Молдавии выбрано районирование,-выполненное Н.Л.Рымбу (1982).

Обязательным условием агролапдшафтных исследований любого региона является анализ опыта хозяйствования в течение предшествующих веков и десятилетий, его последствий в изменении природных характеристик земель, что позволяет оценить общую величину антропогенных нагрузок и наметить возможные тенденции развития региона.

В формировании агролаццшафтов Молдавии и эволюции природоохранных проблем диссертантом прослеяены три периода. Для первого (с появления культурных растений в УТ тысячелетии до н.э. до начала XIX в.) характерно появление единичных, разрозненных агрогеосистем, играющих в природных ландаафтах подчиненную роль. Антропогенное воздействие ограничено, изменения ландшафтов-незначительны. Второй период (XIX в. и первая половина XX в.) отмечен быстрин ростом площадей агроландшафтов, особенно после присоединения Бессарабии к России и крестьянской реформы I8SI г. Результатом широкомасштабного сельскохозяйственного освоения территории стало поязление ряда нега-

тивных последствий изменения природной среды, что привело к осознанию необходимости принятия мер по ограничению нагрузок. Несмотря па наметившуюся к концу этапа интенсификацию сельского хозяйства, в целом его глохло определить как экстенсивный период эволюции агроландшафтов. Третий_период, самый короткий по продолжительности ( с середины 50-х годов XX в.), отличается интенсивным характером ведения сельского хозяйства и, соответственно, быстрыми изменениями свойств агроландшафтов, в которых преобразуются старые и создаются новые компонентные структуры (системы мелиорации, сеть лесных полос и т.д.). Комплексная механизация и химизация сельского хозяйства, рост орошаемых площадей, приводят к возрастанию нагрузок на агроландшафты, усиливая существующие и вызывая ряд новых природоохранных проблем.

Анализ основных проблемных ситуаций настоящего времени показывает сохранение тенденции нарастания их остроты. Серьезнейшей проблемой в республике является загрязнение агроландшафтов ядохимикатами вследствие исключительно высокого уровня их применения. То же происходит из-за чрезмерного использования минеральных удобрений. Наряду с химизацией неблагоприятно сказываются некоторые стороны механизации сельского хозяйства. Применение тягхелой сельхозтехники вызывает ряд проблем, наиболее ванная из которых - машинная деградация почв. Негативным! последствиям! мелиорации в Молдавии являются вторичное заболачивание и засоление почв, слитизация черноземов, повышение минерализации и подъем уровня грунтовых вод и др. Изменение уровня грунтовых вод, а такие индустриальные технологии выращивания культур способствуют активизации оползневых и эрозионных процессов. Разрушение ими земель дополняется отводом последних для несельскохозяйственных нудд, что формирует тенденцию уменьшения площадей сельхозугодий. Тревожна такяе качественная сторона этой проблемы,, так как интенсификация производства ведет к снижению потенциального плодородия почв Молдавии, их децумификации. Изменению этой тенденции могло бы способствовать широкое внесение органических удобрений, однако большая их часть производится в некондиционном виде, что усиливает загрязняющее воздействие крупных животноводческих комплексов.

Природоохранные проблемы могут решаться различными способали: территориально-организационными мероприятиями, технологическими мерами и т.д. Важным способом является paзpaбoта^юpм_J^pyjзoк на агроландшафты, так как норм-! определял» характер и ре'лга функционирования хозяйственного механизма, вовлекающего во взаимодействие природную составляющую, тем самым определял состояние агроландшафты в целом.

НОРМИРОВАНИЕ НАГРУЗОК НА АГРОМБДШАФТЫ КАК СПОСОБ РЕШЕНИЯ ПРИРОДООХРАННЫХ ПРОБЛЕМ

Существующие в современном сельском хозяйстве многочисленные технологические нормы и нормативы рассчитаны в первую очередь на максимальный уроаай сельхозкультур при минимальных затратах и часто не-оцравданы с природоохранной точки зрения. Такая их ориентация приводит к ухудшению как условий жизни человека, так и свойств природной составляющей агроландшафта, что в конечном итоге ведет к уменьшению его продуктивности.

В основе методических подходов к нормированию нагрузок на агро-ландшафты лежит представление о том, что лишь анализ соотношения "нагрузка на агроландшафт - устойчивость к ней агроландшафта (или индицирующего компонента)" дает полную картину тяжести антропогенного пресса. Это означает, что нормы нагрузки всегда связаны с конкретны!,1 соотношением "нагрузка-устойчивость". Именно это соотношение отражает степень нагрузки и подлежит'нормированию, что, однако, не исключает возможности взаимоувязки разнообразных нагрузок в рамках определенного региона.

Начальным этапом решения проблемы нормирования сельскохозяйственных нагрузок в Молдавской ССР являются исследования на региональном уровне,, которому соответствует агроландшафтный уровень иерархии агрогеосистем (Николаев,1988). Региональная направленность исследо-1 вания, а также отсутствие в республике разработок по проблеме нормирования, обусловили необходимость создания в первую очередь мелкомасштабных карт "нагрузка-устойчивость", раскрывающих наиболее обще территориальные закономерности в подобных системах. Такие карты важны для планирования природоохранных мероприятий на республиканском уровне, а также являются объективной основой выбора участков для экспериментальных исследований по более детальному нормированию нагрузок на локальном ХР-2вЛе^ Поскольку нормирование нагрузок является сложным процессом, связанным как с социально-экономическими, так и с прлродны-ш особенностями региона, постольку начинать его необходимо с частных нагрузок, поддающихся нормированию.

Нормирование' имеет особенности в зависимости от принадлежности вида нагрузки к одной из групп - агрофизическим или агрохимическим. Эти особенности показаны на примере двух конкретных воздействий: уплот нении почвы сельхозтехникой и внесении медьсодержащих пестицидов. Выбо данных нагрузок обусловлен их важностью для Молдавии: уплотнение почв

машинами ставится на первое место среди процессов, вызывающих деградацию почв в республике (Урсу,1988); плотность сельхозмашин в регионе самая высокая в стране (Дедю,1988); наибольшую экотоксико-логическую опасность для МССР из всех химических групп пестицидов представляют препараты меди (Дмитриенко и др.,1986).

Мотодикой экспериментальных работ по нормированию уплотнения почвы ходовыми системами тракторов предусматривалось определение территориальных различий соотношения "уплотняющие нагрузки сельхозтехники - устойчивость почв к уплотнению" и выделение соответствующих типов районов, путем ранжирования которых устанавливались площади наибольшей остроты проблемной ситуации. В пределах последних были выбраны ключевые участки для полевых опытов и лабораторных исследований .

Модельно-полевые опыты по влиянию движителей тракторов на физические свойства почвы и урожайность культур были проведены по методу "сплошного укатывания". Уплотнение проводилось 2-х и 4-х кратными ироходаш тракторов. Для определения допустимых нагрузок на почву проводились лабораторные исследования по методу "нормированного на-гружения".Изучение зависимости плотности сложения почв от вертикальной нагрузки осуществлялось на компрессионном приборе системы И.М.Литвинова. Компрессионные испытания почвы в одометрах позволяют с определенной долей приближения моделировать процесс уплотнения почв ходовыми системами, имитируя действия движителя (в статическом состоянии) (Бондарев,1988^.

Механические воздействия отражаются прежде всего на физических свойствах компонентов агроландшафта и лишь косвенно влияют на химические процессы и человека (например,через недополучение сельхозпродукции) .Химические же воздействия обладают сильнейшими побочными эффектам, изменяя не только химические, но и физические свойства компонентов (например, водных объектов) и оказывая исключительно вредное влияние на здоровье людей.

Установлено отсутствие у пестицидов нижнего порога действия - они поражают людей при любой, даже самой низкой концентрации (Яблоков, 1988). Экологическое нормирование представляется еще более сложным, чем санитарно-гигиеническое (Израэль,1988). Следовательно, строго говоря, разработка экологически обоснованных норм применения ядохимикатов невозможна. Поэтоцу стратегия использования химических средств защиты растений в сельском хозяйстве должна быть направлена на полное прекращение их применения как принципиально

ненормлруемых нагрузок. Сокращение объемов их применения происходит по море развития технологических, экономических и других возможностей общества. На практике, говоря о деятельности по научному и методическому обоснованию приведе;шя химической нагрузи к определенной норме,, за норму принимают какую-либо условную величину (например.ПДК содержания вещества пли элемента в определенной природной среде),которая на данном этапе развития общества принимается за относительно безопасную.

Способы улучшешш ситуации в "горячих точках" пзстицидной нагрузки, выявленных путем ранжирования соответствующих образований "нагрузка-устойчивость", могут быть различными. Наряду с совершенствованием агротехнических и биологических методов возможно улучшение технологии производства и применения пестицидов (разработка более из-бирательшгх, менее токсичных, быстро распадающихся химикатов и т.п.). Другим средством управления процессом служит селекция растений, созда ние устойчивых к вредителям и болезням сортов. Возможно также выведение сортов и гибридов, способных накапливать химиката в минимальных количествах (Кученко, Андрющенко, 1980).

Однако одних адаптивных приемов улучшения ситуации в настоящее время недостаточно. Они должны быть дополнены конструктивными. Одним из способов оптимизации территориальной структуры агроландшафтов служит использование искусственных геохимических барьеров для локализацн химических загрязнений. В ходе работы проводились эксперименты по сни жепкю нагрузки медьсодержащих пестицидов на агролппдшафты 1.ЮСР путем использования искусственного биогеохх.спческого барьера, сущность действия которого приводится в экспериментальной, части работы.

В работе показано, что нормирование агрохимических нагрузок по может проводиться по топ же схеме, которая применима для нагрузок агрофизического типа. Позледшю отражаются преимущественно на отдельных компонентах агроландшафта (уплотнение почвы, укос кормовых трав и т.п.) и распространения влияния на агрогеоспстому в целом не происходит пли оно незначительно. Агрохимические же нагрузки влияют практи чески на все компоненты благодаря разнообразным связям между ними ("цепные реакции"). Это характерно не только для пестицидов, но также для других хтпшатов, используемых в-сельском хозяйстве (дефолианты, биостимуляторы и т.д. Даже удобрения и мелиоранты могут стать токсичны:,я загрязнителями).

Отсюда различная тактика нормирования нагрузок на локальном уров не - поиск нормы вне зависимости от цепных реакции (агрофизические

воздействия) и регулирование, ориентированное на "обрыв" цепных реакций (агрохимические воздействия). В первом случае объектом нормирования является "нагружаемый" компонент, во втором - агрогеосисте-ма, подвергаемая не только непосредственным ( на данный компонент), но и опосредованным нагрузкам (через цепные реакции).

НОРМИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ СЕЯЬСКОХОЗЖСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ НА АГРОЛАНДШАФТЫ МОЛДАВСКОЙ ССР

Проведен анализ территориальной дифференциации нагрузки сельхозтехники- (рис.1, А). В качестве операциональных единиц выбраны административные районы, через которые реализуются плановые поставки сельхозтехники и другие управленческие решения. Данные представлены только по тракторам, которые оказывают основное и постоянное воздействие. Автомобили не учтены, так гак согласно "Временным рекомендациям ..."(1985) во всех случаях заправку агрегатов (топливом, удобрениями, семенами и т.д.) необходимо осуществлять у края поля без заезда на него. Комбайны работают очень короткое время и их влиянием можно пренебречь.

Поскольку географически и экологически обоснованных норм нагрузки сельхозтехники на агрогеосистемы пока не существует, управленцы-аграрники руководствуются плановыми нормативами потребности сельского хозяйства в тракторах, которые рассчитываются по пятилеткам для союзных республик и экономических районов страны с учетом показателей развития производства, тенденций технического прогресса и т.д. (Нормативы потребности ..., 1976, 1980,1985). Сопоставление нормативов, рассчитанных за последние 15 лет для МССР показало, что потребность в тракторах в эталонном исчислении (за эталон принимают трактор мощностью 75 л.с.) остается практически неизменной, в то время как этот же показатель, выраженный в физических единицах, снизился. Последнее объясняется насыщением парка мощными, энерговооруженными машинаш.

Соотношение выявленной фактической нагрузки (рис.1,А) и плановой нормативной (на ХП пятилетку) представлено на рис.1,Б. Соотношение рассчитано для тракторов в эталонном исчислении с целью "сгладить" различия между районами преицущественно плодоводческими и виноградарскими ( и имеющими, соответственно, большое количество тракторов малых классов тягл) а районами, специализирующимися на выращивании зерновых и технических культур, требующих для возделывания

РисЛ. Районирование Молдавской ССР по сочетанию "нагрузка сельхозтехники - устойчивость почв к уплотнению"

1£аницы: сплошная линия - типов районов, пунктирная - агроландшафтов, пунктирная с точкой -

административных районов. А. Нагрузка сельхозтехники по состоянию на 01.01.87г. (число тракторов на 1000 га сельхозугодий - в I мм высоты столбиков 10 штук). I - тракторы в физических единицах, 2 - то не в эталонных единицах. К. Соотношение ¿тактической и нормативной нагрузок (тракторы в эталонном исчислении): I - ниже нормы на 20,1-30,«; 2 - ниже нормы на 10-20$; 3 - близко к норме (отклонение менее + 10%); 4 - выше нормы на 10-20$; 5 - выше нормы на 20,1-40$; 6 - выше нормы на 40,1-80$; 7 - выше нормы на 80,1-90$^ 1,2 - слабая нагрузка; 3,4 - средняя; 5,6,7 - сильная. В. Степень устойчивости почв к уплотнению: I - низкая; 2 - средняя; 3 - высокая. Г. 1,2,3...- номера типов районов. Н -уровень нагрузки, У - степень устойчивости, х - расположение ключевых участков детального нормирования.

более мощных машин.

При устранении выявленных диспропорций важно учитывать устойчивость агроландшафтов к подобным нагрузкам. Поскольку наиболее негативные последствия работы техники связаны с уплотнением почв, в первую очередь необходимо учитывать устойчивость почв к уплотняющим воздействиям. Оценка такой устойчивости почв республики (рис.1,В) была проведена по методике В.В. Медведева и др. (1987), считающих, что достаточно корректно можно провести ее на основании данных о гранулометрическом составе и увлажнении почв, определяющих их потенциальную устойчивость к деформации. Были выбраны два фактора - гранулометрический состав почв и запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы весной и использован метод балльных оценок, удобный для сравнения и обобщения "разнохарактерных величин (Мухина, 1973).

Для установления типов районов "нагрузка сельхозтехники - устойчивость почв к уплотнению" (рис.1,Г) были сопоставлены картосхемы, приведенные на рис.1,Б и 1,В. Выделение районов по силе выраженности указанных явлений позволяет ранжировать районы по остроте проблемной ситуации. Наиболее сложное положение характерно для агроландшафтов У и УТ районов, являющихся своеобразными "горячими областями". Поэ-.тому в У1 района были выбраны ключевые участки для полевых опытов и лабораторных исследований по детальному нормированию.

В модельно-полевых опытах, проведенных на территории совхоза "Малаештский" (северный полигон лаборатории конструирования агрофито-ценозов АН ¡.ССР), изучалось уплотняющее воздействие тракторов на такие физические свойства чернозема обыкновенного ттелосуглинистого как плотность сложения, агрегатный состав, атажность, твердость и порозность. Опыты бати заложены на площадках 14 х 6 м. Изучались.варианты: без уплотнения (контроль) и уплотнение в 2 и 4 следа путем сплошного покрытия почвы следами тракторов. Повторность вариантов - 3-х кратная. После уплотнения почвы для создания посевного слоя проводилась культивация на глубину 10-12 см.

Отмечено, что уплотнение почвы после проходов тракторов наблюдается до глубины 40 см, причем показатели плотности значительно превышают 1,30 г/см3 - верхнюю границу диапазона оптимальной плотности (табл.1). Анализ динамики плотности почвы по срокам наблюдения показывает, что приобретенные высокие значения плотности сохранились и в последствии, т.е. за вегетационный период разуплотнения почвы не произошло. Твердость почвы в слое 0-10 см увеличилась после

Таблица I

Изменение плотности сложения чернозема обыкновенного (г/см3) и урожая зеленой массы кукурузы при уплотнении почвы движителями

тракторов

Срок наблюдения Глубина, см Контроль Марка трактора, кратность уплотнения

МТЗ-80 Т- 150К

2 I 4 2 1 4

0-10 0,97 1,36 1,43 1,44 1,52

I 10-20 1,20 1,34 1,36 1,41 1,47

16.03.89 20-30 1,24 1,23 1,30 1,37 1,42

30-40 1,22 • 1,30 1,31 1,30 1,35

0-10 1,10 1,35 1,52 1,35 1,63

II 10-20 1,31 1,25 1,60 1,29 ' 1,59

25.05.89 20-30 1,23 1,15 1,48 1,25 1,53

30-40 1,24 1,12 1,31 • 1,34 1,45

40-50 1,44 1,19 1,32 1,15 1,41

0-10 1,13 1,31 1,55 1,39 1,50

III 10-20 1,38 1,30 1,63 1,38 1,53

20.07.89 20-30 1,22 1,20 1,56 1,29 1,51

30-40 1,26 1,21 1,34 1,18 '1,59

40-50 1,50 1,21 1,41 1,19 1,43

0-10 1,35 1,32 1,48 1,45 1,46

1У 10-20 1,43 1,42 1,53 1,58 1,60

02.09.89 20-30 1,32 1,39 1,42 1,56 1,53

30-40 1,42 1,30 1,36 1,40 1,43

40-50 1,33 1,32 1,37 1,39 1,45

Урожай,

ц/га 635+60 585+52 565+64 390+42 335+39

проходов трактора МТЗ-80 в 2-3 раза, а после проходов Т-150К - в 4-5 раз. В слое 10-20 см после проходов тех же тракторов твердость увеличилась соответственно в 3-5 и 6-9 раз.

Глыбистость пахотного слоя увеличилась в среднем с 25% на контроле до 56& после проходов МТЗ-80 и до 12% после проходов Т-150К. При этом существенно снизилось количество агрономически ценных почвенных агрегатов (1-10 мм). Коэффициент структурности уменьшился более чем

в 5 раз. Увеличение числа проходов тракторов по одному следу повлияло па структурный состав с меньшей интенсивностью, чем масса трактора. Анализ структурного состава изучаемой почвы в конце вегетационного периода показал, что в низшей части пахотного слоя на уплотненных вариантах сохранилась высокая глыбистость (агрегаты >10 мм составляли 80-84^).

Ухудшение физических параметров плодородия обусловило снижение урожая зеленой массы кукурузы. Под действием трактора МТЗ-80 урожайность падала в среднем па 15% (при 4-х проходах), а при уплотнении почвы трактором Г-150К снижение урожайности достигало 50$. Увеличение плотности почвы на 0,01 г/см3 выше границы оптимума приводило к снижению урожая зеленой массы кукурузы на 18-20 ц/га.

Лабораторные исследования для определения допустимого давления техники па почву проводились на южном полигоне лаборатории конструирования агрофцтоценозов, на котором с 1980 г. ведутся агрономические опыты на 4 севооборотах, в каждом из которых исследуется 6 различных агрофонов увлажнения и удобрения. Исследования уплотнения чернозема карбонатного суглинистого при кратковременных нагрузках (время действия - 5 секунд) проводились на компрессионном приборе Литвинова по методике Е.Г. Чаповского (1975). На почвенные образцы ненарушенной структуры подавались возрастающие давления, находящиеся в диапазоне реальных давлений сельхозмашин.

Результаты компрессионных испытаний приведены в таблице 2. С ростом давления сначения плотности закономерно увеличиваются. На агрофонах интенсивного ведения сельского хозяйства (№3,4,6) исходная плотность пахотного слоя более 1,3 г/см3, что позволяет считать почву этих участков переуплотненной.Давление 0,5 кг/см° практически не сказалось на плотности исходно уплотненной почвы в этих агпофогтах. Наивысшая исходная плотность как пахотного, так и подпахотного слооз отмечена в агрофонах с орошением 05 4 и 3). Это свидетельствует о том, что проблему переуплотнения почв невозможно не учитывать пр.: орошении черноземов республики.

Учитывая, что верхний предел оптимальной плотности равен 1,3 г/см3, допустимая норма нагрузки при данном состоянии влажности получена из графика, представленного на рис. 2, и состаатяет 82,5 гЛа. При нагрузке, но превышающей эту величину, уплотненная почва сохранит удовлетворительную структуру и водно-воздушные свойства, но снижающие ее плодородия. С увеличением влажности норма нагрузки должна сшгкаться. Зная норму нагруз:;и па почву и давление, оказываемое тракторами раз-

Таблица 2

Изменение плотности сложения чернозема карбонатного в зависимости от вертикальной сжимающей нагрузки

Глубина, Исходная Исходная Плотность (г/см3) при величине

см плотность, влажность, вецтикальнои на грузки кПа

г/см3 % от массы ЬО " 100 150 200 250 зио

Агрофон № I - Контроль

0-10 1,18

10-20 1,24 20-30 1,16 30-40 1,24

Агрофон К 3 - Богара +

0-10 1,34 10-20 I 37 20-30 1,22 30-40 1,26 Агрофон № 4 - Орошение

0-10 I,44

10-20 1,53

20-30 1,31

30-40 1,34

Агрофон № 6 - Орошение

0-10 1,41

Ю-20 1,40

20-30 1,32

30-40 1,27

(без орошения и удобрений) 26,7 1,24 1,33 1,38

26.4 ■ 1,28 1,32 1,39 26,6 1,21 1,27 1,31 24,9 1,27 1,33 1,39

минеральные удобрения

24,6 1,37 1,41 1,44

27.2 1,41 1,44 1,48

25.5 1,26 1,31 1,34

24.3 1,29 1,33 1,35

24.7

24.8 26,1 25,1

1,46 1,55 I 34 I 36

+ минеральные

25.3 1,43

26.4 1,42 27,1 1,35 25,6 1,30

1,48 1,51 1,56 1,57

1.37 1,41 1!40 1,44

удобрения

1,45 1,47

1,47 1,49

1.38 1,41 1,34 1,36

1.44

■1,42 1,34

1.45

1,48 1,50 1,37 1,39

1,53 1,59 1,45 I 48

1,50 1,50 1,45 1,40

1,46

1,45 1,39 1,48

1,49 1,52

1.40

1.41

1,55 1,59 1,46 1,49

1,51 1,51 1,46 1,42

1.49

1,47 1,42

1.50

1,50 1,53 1,44 1,43

1,56 1,59 1,49 I 50

1,52 1,52 1,49 1,44

8 ? ¥ § 8

Рис.2. Зависимость плотности сложения чернозема карбонатного от вертикальной нагрузки (агрофон й I, глубина 0-10 см, влажность 26,7$ от массы почвы - 0,8 НВ)

кПа

них марок, можно регулировать уровень воздействия сельхозтехники на почву путем составления соответствующее машинно-тракторных агрегатов.

НОРМИРОВАНИЕ ВНЕСЕНИЯ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ ПЕСТИЦИДОВ НА АГРО-ЛАБДД1АФТЫ МОЛДАВСКОЙ ССР

Для выявления соответствующих типов районов "нагрузка-устойчивость" были сопоставлены карты нагрузки медьсодержащих пестицидов на агроландшафты МССР (средние данные за три года) и устойчивости почв МССР к внесению техногенной меди. Устойчивость почв была выбрана потому, что они испытывают наибольшую нагрузку и, ¡фоме того, практически лишены (в отличие от атмосферы и гидросферы) способности рассеивания попадающих медьсодержащих веществ. Следовательно, от степени устойчивости почв к данному виду воздействия в наибольшей мере зависит устойчивость всего агроландшафта.

Техногенная медь накапливается на верхней границе распространения карбонатов в почве (проявляется действие щелочного барьера), а также активно сорбируется глинистыми минералами (сорбционный барьер). Поэтому два фактора - глубина залегания карбонатов в почвах и гранулометрический состав почв - взяты для построения (методом балльной оценки) карты ^потенциальной устойчивости почв МССР к внесению техногенной меди. Цутем сопоставления этой карты с картой внесения техногенной меди выделены 8 типов районов, различающихся остротой проблемной ситуации.

Пути решения данной проблемы моцут быть различными. Одним из сравнительно новых способов является использование искусственных геохимических барьеров для локализации техногенных элементов. Применительно к защите агроландшафтов такой способ бил разработан Н.Ф.Мырляном (1980), который предложил для локализации техногенной меди использовать подобный барьер. Суть его предложения заключалась в размещении • на границе виноградника (ниже по склону) траншеи, заполненной карбонатным материалом, выполняющей роль щелочного геохимического барьера.

Однако описанный способ имеет ряд недостатков. Например, он эффективен только при продолжительном контакте техногенной меди с карбонатным материалом (то есть при малых скоростях фильтрации) и не предусматривает локализацию мощных потоков. Поэтому, с целью повышения экспрессностя и увеличения объемов локализации медьсодержащих пестицидов, диссертантом исследовалась возможность локализа-

ции потоков техногенной меда с помощью создаваемого на пути их гиг-рации искусственного биогеохимического барьера.

Сущность предлагаемого решения проблемы определяется тем, что поток техногенной меди отводится в басссйн-нанодлтелъ, заполненный смесью воды и лиственного опада. В результате реакции техногенных соединений меди с растворенным органическим веществом лиственного опада образуются органошнеральные соединения меди в виде хлопьев, которые быстро осаждаются на дно бассейна-накопителя. Поддерживаемая слабощелочная реакция раствора (рН 8,0-8,5) препятствует переходу органоми-нералышх соединений меди в растворимое состояние. Осажденная таким образом медь исключается из процесса миграции, захороняясь в осадке на дне бассейна, а высокая скорость осаждения обеспечивает очищение от меди техногенных потоков большой мощности.

Способность предлагаемого способа осаждать техногенные соединения меди изучена экспериментально. На рис. 3 показана способность водно-лиственной смеси, составленной при разном соотношении воды и листьев (от 1000 : I до 1:1), при постоянном времени выдерживания и рН 8,0 осаждать медь из раствора бордоской жидкости. Анализ представленной зависимости показывает, что наиболее полное осаждение меди происходит в интервале соотношения "вода - лиственный опад" от 200 до 100.

На рис. 4 приведена способность водно-лиственной смеси осаждать медь в зависимости от времени выдержки опада в воде. Смесь "вода -лиственный опад" 200: 1 выдерживали при комнатной температуре в течение 1,2,3,5,10,15 суток. К каждой смеси добавляли раствор бордоской жидкости с содержанием меди 100 мг/л. Затем определяли остаточное содержать меди в растворе. Из графика видно, что наибольшее осаждение меди происходит в смеси, выдержанной не менее 5 суток при температуре 25 °С.

Изучалась также устойчивость органоминеральных комплексов меди в зависимости от рН раствора. Осадок, полученный в результате реакции раствора бордоской жидкости и водно-лиственной смеси по 250 мг, заливали равным количеством воды с различным рЛ л анализировали количество меди в растворе. Результаты анализа - па рис. 5. Из графика следует, что наименьшее количество меди переходит в раствор при p!t3,0. Величина эта составляет 0,3 мг/л, что более чем в три разе ниже ПДК меди для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Таким образом, результаты лабораторных исследований позволили определить оптимальный состав материала искусственного бпогоо.^л:;-ческого барьера для локализации техногенной меди. Б качестве мете-

Си смг/л)

70 .

50

50

40

го

20

10

1000 800 600 400 2fl0 0 р,/рг

Рис.3. Способность ВОДНО-ЛИСТ' венной смеси осаждать медь из раствора бордоской жидкости. Р-]7Р2 - весовое соотношение воды и лиственного опада

Си (мг/л) 50 2D

Рис.4. Способность смеси осаждать медь в зависимости от времени выдержки лиственного опада в воде ■

1234357в30«й0 14 15 t(CyT)

Рис.5. Зависимость устойчивости органоминеральных комплексов кеда от pH раствора

риала барьера предлагается смесь воды с лиственным опадом, взятых в весовом соотношении (200-100):!, с последующей выдержкой листвы в течение не менее 5 суток и поддержании pH не ниже 8,0.

При реализации способа необходимо в каждом конкретном случае учитывать местные условия, определяющие размер бассейна-накопителя, который зависит от мощности потока техногенной меди, определяемого, в свою ' очередь, максимальным объемом одноразовых атмосферных осадков, приходящихся на площадку пункта приготовления растворов ядохимикатов, а также размерами самой площадки, углом ее наклона, характером поверхности и пр. Использование предлагаемого способа позволит предупредить загрязнение медью вод и донных отложений территорий, прилегающих к агрогеосистемам плантационного типа и сократить размеры водоохранных зон у складов и пунктов приготовления рабочих растворов медьсодержащих препаратов.

вывода

1. Проанализирован процесс эволюции природоохранных проблем, обусловленных ростом сельскохозяйственных нагрузок, по периодам формирования агроландшафтов Молдавии. Отмечено обострение проблем в настоящее время и выявлены важнейшие из них: загрязнение агроландшафтов средствами химизации, машинная деградация почв и снижение их плодородия, негативные последствия орошения, активизация экзогенных процессов.

2. Обоснована необходимость регулирования - нормирования сельскохозяйственных нагрузок и показана репрезентативность нагрузок сельхозтехники и медьсодержащих пестицидов как представителей соответственно агрофизических и агрохимических типов нагрузок.. Рассмотрены сходства

и различия методических подходов к нормированию этих типов нагрузок. На региональном уровне для кавдого из типов целесообразно выявление районов различной остроты проблемной ситуации на основе соотношения "нагрузка-устойчивость". На локальном уровне подходы различны: в случае агрофизической нагрузки объектом нормирования является "нагружаемый" компонент агроландшафта, в случае агрохимической - агрогеосистема в целом, подвергаемая не только непосредственным, но и опосредованным нагрузкам, передающимся через цепные геосистемные реакции.

3. Выбраны свойства почв, индицирующие их устойчивость к изучаемым видам нагрузок и пригодные для ее оценки и картографирования. Таковыми служат: гранулометрический состав и влажность почвы - в случае уплотнения почв сельхозтехникой; гранулометрический состав почвы и глубина залегания в ней карбонатов - при внесении медьсодержащих пестицидов. Составлены карты потенциальной устойчивости почв Молдавской ССР к каждому из видов нагрузок.

4. Выявлена и отображена на картосхемах территориальная дифференциация указанных нагрузок и проведено районирование территории Молдавской ССР по соотношению нагрузок'и устойчивости к ним почв. Выделено шесть (для нагрузки сельхозтехники) и восемь (для внесения медьсодержащих пестицидов) типов районов, различающихся остротой проблемной ситуации.

5. Уточнена методическая схема нормирования агрофизических и агрохимических нагрузок, включающая два этапа: а) составление и анализ картосхем "нагрузка-устойчивость" и выявление на их основе районов с разной степенью экологической опасности (требующих различной жесткости нормирования); б) проведение экспериментальных исследований в наиболее "горячих точках" с целью более строгого обоснования норматива и выявления перспективных средств регулирования нагрузки.

6. Уточнены региональные закономерности негативных изменений физических свойств чернозема обыкновенного под действием ходовых систем тракторов: увеличение плотности и твердости, возрастание в структурном составе глыбистости за счет снижения количества агрономически ценных агрегатов.'Ухудшение физических параметров плодородия обусловливает существенное снижение урожая зеленой массы кукурузы.

Определена и обоснована норма допустимого давления движителей на почву. Для чернозема карбонатного суглинистого она составила 82,5 кПа (при \У=0,8 11В).

7. Предложен способ локализации потоков техногенной меди с помощью создания на пути их миграции бассейна-накопителя, заполняемого лиственным опадом, выполняющим роль искусственного биогеохимяческого барьера. Экспериментально определен оптимальный состав материала барьера. Использование предлагаемого способа позволит предупредить загрязнение медью вод и донных отложений, а также сократить размеры водоох- ' ранных зон.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Ландшафтное картографирование земель лесостепных возвышенностей п'лугово-степных равнин // Ландшафтное картографирование земель для целей мелиоративного строительства. Кишинев: Штиинца, 1973. С.31-55

(в соавторстве).

2. Ландшафтный метод исследования подверженности земель неблагоприятны:.! природным процессам // Оптимизация природной среды в условиях концентрации и специализации производства. Кишинев: Штиинца,1973.0.75- ■ 77 (в соавторстве).

. 3. Природно-функционалыщй подход к классификации ландшафтов Молдавской ССР // Ш съезд Географического общества Молдавии. Тез .дом. Кишинев: Штиинца, 1985.0.58 (в соавторстве).

4. О необходимости использования историко-ландшафтного анализа при изучении ландшафтов Молдавской ССР // Ш съезд Географического общества Молдавии. Тез. докл. Кишинев: Штиинца, 1985. С.61-62 (в соавторстве) .

5. Возможности использования карт морфоэлементов в землеустроительном проектировании // Опыт и проблемы землеустройства в реализации Продовольственной программы в Молдавской ССР. Кишинев, 1985.С.94-97.

6. Дистанционная индикация современного размещения и состояния агроландшафтов Молдавской ССР // Ландшафтная индикация для рационального использования природных ресурсов. Тез. докл. Всесоюзного научного

совещания /Отв. ред. А.Г. Воронов.М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. С.9 (в соавторстве).

7. Исследование arpoландшафтов Молдавской ССР// Ландшафты Молд и их рационачьное использование. Кишинев: Штиинца,1987.С.76-86 (в с авторстве).

8. Подходы к нормированию нагрузки сельскохозяйственной техник на агроландшафты Молдавской ССР//- Научные подходы к определению нор нагрузок на ландшафты. М., 1988. С.155-168.

9. Техногенное преобразование агроландшафтов Молдавии и подход к нормированию пестицидной нагрузки // Нормирование антропогенных н грузок. Тез. докл. Всесоюзного совещания. M.t 1988. С.100-102.

10. Оценка устойчивости почв Молдавской ССР к уплотнению сельс зяйственной техникой // Доклады ВАСХНИЛ, 1989, .'5 3.С.37-39 (в соавт ствс).

11. Оценка потенциальной устойчивости почв Молдавской ССР к во действию техногенной меди // Почвоведение, 1990. J5 I. С.109-115 (в авторстве).

Г-19637 Зак. 685-С Тир. 120экз.