Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Влияние водохозяйственного строительства на развитие природных комплексов поймы Южного Буга

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

Автореферат диссертации по теме "Влияние водохозяйственного строительства на развитие природных комплексов поймы Южного Буга"

На правах рукописи

ВЛИЯНИЕ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА НА РАЗВИТИЕ ПРИРОДНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПОЙМЫ ЮЖНОГО БУГА

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва -1996

о!'

Работа выполнена в Институте водных проблем Российской Академии наук

доктор географических наук, профессор B.C. Залетаев

доктор географических наук, профессор Н.И. Коронкевич

доктор биологических наук И.А. Банникова

Кафедра биогеографии Географического факультета Московского государственного университета

Защита диссертации состоится UJGtiS, 1996 г. в часов

на заседании Диссертационного совета Д.120.59,03. по защите диссертаций при Государственом университете по землеустройству на соискание ученой степени доктора географических наук.

Адрес: 103064, г. Москва, ул. Казакова, 15

Государственный университет по землеустройству

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного университета по землеустройству Отзывы на автореферат в двух экземплярах просьба направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря Диссертационного совета

Автореферат разослан '/S Мл* Л 1996 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат технических наук

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Актуальность темы. Одной из глобальных проблем человечества в настоящее время является состояние окружающей его среды. На повестке дня стоят поиски оптимального решения вопросов, которые гарантировали бы, как техническую эволюцию общества, так и возможность дальнейшего нормального его развития в условиях сохранения природной среды. Для нахождения оптимального варианта взаимоотношений между человеком и природой необходимы знания процессов протекающих в ландшафте и направлениях его изменений под влиянием хозяйственной деятельности человека. Следовательно, без знания закономерностей развития и перестройки экосистем, их структурных взаимосвязей, целесообразное использование и охрана природных ресурсов видятся малопродуктивными.

Среди проблем охраны и преобразования природы важное значение имеет анализ научных основ и условий рационального хозяйственного использования природных ресурсов пойм, в том числе и энергии речного стока, растительности, изменяющихся во многих речных бассейнах в интенсивной форме в зависимости от естественных и создаваемых извне условий. В этих случаях следует исходить из принципа признания за природными комплексами поймы статуса экосистем особой категории - экотонных систем речных пойм. Последнее определяет их специфику и уникальные свойства, связанные с особенностями объема и режима речного стока.

Многоплановость использования пойменных земель в народном хозяйстве и высокая техническая нагрузка на них (гидростроительство, сельское хозяйство, мелиорация и т.д.) определяют их большое значение в экономике и жизни населения. Одним из важных аспектов исследования пойм является анализ динамичности, изменчивости, особенностей формирования, пространственной дифференциации и развития пойменных биогеокомплексов. Именно это обстоятельство выделяет в ряде важнейших проблем - проблему охраны и рационального использования природных ресурсов пойм, что в полной мере относится к бассейну Южного Буга, являющегося третей по величине рекой Украины.

Экосистемы поймы р. Южный Буг, которая протекает через Хмельницкую, Винницкую, Кировоградскую, Одесскую и Николаевскую

области, характеризующиеся развитой промышленностью и сельским хозяйством, испытывают значительную антропогенную нагрузку.

Зарегулирование стока Южного Буга 16 гидроузлами с водохранилищами приводит к функционированию пойменных экосистем в условиях нарушенного режима поемности, затоплению поймы в верхних бьефах сооружений и оказывает влияние на изменение природных комплексов пойм особенно 8 нижних бьефах этих водохранилищ.

Исследования по влиянию водохранилищ на природу поймы Южного Буга до настоящего времени не проводились, поэтому изучение экологических последствий водохозяйственного строительства актуально и важно как в теоретическом, так и в практическом аспектах.

Лал* * задачи исследования Основная цель работы - выявление основных экологических последствий водохозяйственного строительства на состояние и динамику природных комплексов поймы в верхнем , среднем и нижнем течениях Южного Буга.

Поставленная цель реализуется в диссертации путем решения ряда следующих задач:

- анализ изменений гидрографии поймы Южного Буга, сбор данных по характеристике основных параметров речного стока и водохранилищ;

- установление состава растительных сообществ и их динамики в связи с изменением режима поемности и речного стока;

- изучение влияния водохранилищ на состояние растительного покрова;

- определение основных тенденций развития природных комплексов поймы;

определение и обоснование путей совершенствования природопользования и охраны пойменных биогеокомплексов Южного Буга в соответствии со спецификой антропогенных нагрузок и разработка практических рекомендаций.

Объект исследования. Выбор поймы Южного Буга как объекта исследования обусловлен следующими факторами: - строительством а пойме 16 водохранилищ, которые изменили режим поемности и речной

сток;

- расположение поймы в пределах двух природных зон (лесостепной и степной), что дает возможность сравнительного изучения изменений среды;

- расположение поймы по различным геоструктурам (Волыио-Подольской плиты, Украинского кристаллического щита, Причерноморской впадины);

- недостаточной изученностью природных комплексов поймы Южного Буга;

- интенсивным хозяйственным использованием поймы человеком. Именно во многом благодаря этим факторам и происходит развитие в пойме р.Южный Буг значительного спектра пойменных геокомплексов.

Методике исследований. По своей методической направленности работа является экспериментальной; базируется на широком комплексе полевых исследований с использованием плавсредств, инструментальной съемки с закладкой топоэкологических профилей и площадок в верхних и нижних бьефах водохранилищ. В качестве главного метода исследования автор избрал структурный подход, в основе которого лежит идея целостности изучения системы природных объектов и их современной динамики. Именно структурный подход обеспечивает возможность комплексного анализа всей совокупности природных - и антропогенных процессов трансформации биогеокомплексов поймы. Разработанный и примененный новый методический подход представляет собой сопряженный анализ состава и соотношения в растительных группировках видов различной экологической специализации (метод сопряженных диаграмм), что имеет индикаторное значение. В ходе работы применялся расчетно-графический метод с использованием ПЭВМ IBM PC/AT.

Научная новизна. Впервые были обобщены данные по 16 гидроузлам на Южном Буге и проанализированы особенности речного стока и гидрологического режима водохранилищ. Представлена характеристика растительного покрова поймы, выявлены основные закономерности влияния зарегулированного стока на динамику растительных сообществ

поймы и определенны современные тенденции развития природных комплексов поймы в верхнем, среднем и нижнем течении Южного Буга.

Разработана методика выявления экологической направленности современных изменений растительного покрова пойм под влиянием изменения режима речного стока на основе сравнительного анализа парных диаграмм, характеризующих: I • соотношение в сообществе видов различной экологической специализации и II - соотношение участия этих видов и их группировок по распространенности и участию в формировании травостоя лугов. Этот метод был применен для определения стадий процесса остепнения луговой растительности в пойме Южного Буга. Разработана система объективной оценки степени остепнения пойм, составлена экологическая характеристика растительности поймы Южного Буга.

Впервые установлены особенности развития аридизации и остепнения лугов поймы Южного Буга на различных отрезках его течения в непосредственной зависимости от антропогенного нарушения стока реки, природных условий Среднего и Нижнего Побужья, и наложение других форм антропогенного воздействия на природные комплексы поймы (распашка пойменных угодий, выпас).

Разработаны практические рекомендации по охране природных комплексов поймы Южного Буга с конкретными предложениями по созданию водоохранных зон, заказников, определены участки для проведения лротивоабразионных работ и предложения по охране и рациональному использованию растительных ресурсов поймы.

Практическое значение работы. Результаты исследований могут быть использованы при решении задач, связанных с охраной и рациональным использованием природных ресурсов речных пойм. Выводы, касающиеся изменения растительных сообществ и биогеокомплексов поймы под воздействием водохозяйственного строительства и сельскохозяйственного использования, сделанные в работе, могут быть применены при организации и проведении сельскохозяйственных работ, рекреационных, природоохранных и других мероприятий, проводимых в пойме Южного Буга. Основные положения диссертации могут найти применение в работе

природоохранных организаций, функционирующих на территории всего бассейна Южного Буга.

Апробация работы. Основные положения работы изложены в докладах и сообщениях на научных конференциях: научно-практическая конференция, г. Винница, 1989 г.; всесоюзный симпозиум "Проблемы водных ресурсов, г. Верхневолжье, 1991 г.; краеведческая конференция, г.Винница, 1992 г.; международный симпозиум "Проблемы экоинформатики", г. Звенигород, 1992 г.; международная конференция "Экологические проблемы бассейнов крупных рек", г. Толльяти, 1993 г.; научная конференция преподавателей естественно-географического факультета ВГПИ, г. Винница, 1995 г.; международная конференция "Украина в мировых земельных, продовольственных и кормовых ресурсах и экономических отношениях", г. Винница, 1995 г. и на экологических семинарах Института водных проблем РАН, 1992 г. и 1993 г.

Практические рекомендации по охране природных комплексов поймы Южного Буга были переданы в Винницкое областное управление охраны природы и используются при проведении плановых природоохранных мероприятий 1994 г.

Материалы диссертации включены в качестве самостоятельного раздела в заключительный научный отчет (за 1991 - 1995 гг.) лаборатории динамики наземных экосистем под влиянием водного фактора Института водных проблем РАН, переданного во ВНТИ Центр России (N8 государственной регистрации: 01.9.40 00 52 34. 1995 г. ).

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на

страницах машинописного текста (общий объем 157 страниц), состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего в себя 132 наименования, в том числе 13 на иностранных языках. Работа содержит 27 таблиц, 27 рисунков.

в

Содержание диссертации

Во введении раскрывается актуальность темы исследования, и краткий обзор литературы, имеющейся по данной тематике, формулируется и обосновывается постановка задач и целей исследования.

Глава 1. Особенности природы поймы Южного Вуга

Рассматриваются особенности природы поймы Южного Буга. В начале главы дается краткая характеристика бассейна Южного Буга на всем его протяжении. Южный Буг берет начало у села Холодец Хмельницкой области, распространенной в основной своей части на Волыно-Подольской плите. Река течет преимущественно с северо-запада на юго-восток и впадает в Днепро-Бугский лиман Черного моря. Абсолютная высота местности над уровнем моря в районе истока 340 м, длина реки 806 км, площадь водосборного бассейна составляет 63.700 кв.км, общее падение - 328 метров, средний уклон - 0,4 %.

Основными притоками реки Южный Буг являются: Соб, Ров, Десна, Згар, Снивода, Кублич, Дохна, Тростянец, Удич, Савранка, Синюха, Гнилой Еланец, Ингул и многочисленные малые водотоки и ручьи. В русле реки встречаются перекаты, пороги, острова. На участках Николаев - Вознесенск, Ладыжин - Зяньковцы, Сутиски - Винница -Лавровка река судоходна, средняя продолжительность навигации 262 дня.

При характеристике климатических условий бассейна Южного Буга отмечаются, что территория описываемого района находится под воздействием воздушных масс, перемещающихся из Атлантики, Арктики и континентальных районов Азии. Высота над уровнем моря, большая пересеченность местности, субмеридиональное простирание поймы Южного Буга - все это способствует своеобразному распределению метеорологических показателей. Анализируются сезонное распределение температуры по различным пунктам, расположенным в пойме Южного Буга: Хмельницкий, Винница, Гайворон, Вознесенск, Первомайск, Николаев. Особое внимание уделяется характеристике осадков, поскольку их особенностью во многом обуславливают

гидрологических режим реки, от которых в свою очередь непосредственно зависит характер развития пойменных процессов.

В качестве еще одного фактора, определяющего характеристику природных комплексов пойм наряду с растительностью рассматриваются особенности почвенного покрова и даются его характеристики для различных участков в пойме реки.

Отдельно рассматриваются особенности структуры природных комплексов поймы Южного Буга. Выделяются и анализируются 4 типа пойменных геокомплвксов:

I. верхнвбугский лесостепной на Волыно-Подольской плите, в состав которого входит:

1. местности низких, гривистых двусторонних пойм с торфяноболотными почвами и торфянниками. Их ширина колеблется от 200 м до 1 км. Аллювиальные отложения представлены темносерыми слоистыми, разнозернистыми песками. Болотные отложения пойменного почвообразования представлены торфом (максимальная мощность отложений 2 м), либо иловато-перегнойной массой. Уровень грунтовых вод не опускается ниже 50 см. В ландшафтной структуре доминируют урочища торфяннистых лугов, сосредоточенных в притеррасной части поймы, где они встречаются в комплексе с урочащами травянистых болот;

2. местности высоких, односторонних выровненных пойм с лугово-болотными, песчано-суглинистыми почвами получили незначительное развитие на данном участке. Их ширина составляет 500-600 м при ширине поймы до 1.5 км. Аллювиальные отложения представлены, главным образом, суглинками и илистыми частицами, подстилаемые разнозернистыми песками. Уровень грунтовых вод колеблется от 1.5 м до 2.0 м. Ландшафтную структуру характеризуют урочища распаханных поверхностей и урочища осоково-разнотравно-злаковых лугов.

В верховьях Южного Буга в пределах его ложбинообраэных, террасированных : участков с пологими коренными склонами формирование пойменных природных комплексов происходит при относительно стабильном положении русла и переносе тонкого обломочнОго материала во взвешенном состоянии, что

обусловливает выровненность поймы, поскольку межгривовые понижения затапливаются, они заполняются тонкозернистым материалом русловой и пойменной фациии аллювия. При достаточном увлажнении на данном этапе развития поймы образуются луговые песчано-легкосуглинистые почвы под разнотравно-злаковыми пойменными лугами.

II. среднебугской лесостепной на Украинском кристаллическом щите,

для которого характерны местности низких, гривистых двусторонних пойм с луговыми песчано-суглинистыми почвами. Высота низкой пойм над урезом воды составляет 1 -2 м при ширине от 20 до 100 м. Глубина залегания грунтовых вод не превышает 1,52 м. Мозаику урочищ, закономерно сменяющих друг друга от русла до притеррасного склона, представляют: урочища песчаных пляжей, имеющих слабонаклоненную поверхность к руслу, иногда сложенную невысокими песчаными гривами. Ширина пляжей достигает 10-20 м, длина - нескольких сотен метров. В отдельных местах имеется разреженная растительность. Рядом со слабо задернованными пляжами располагаются урочища лугов прирусловой поймы. Фитоценоз данных урочищ представлен разнотравно-злаковыми растительными сообществами. На участках поймы с хорошо выраженными в рельефе прирусловыми валами получили развитие урочища ивняковых зарослей;

III. среднебугской степной на Украинском кристаллическом щите,

где выделяются местности высоких, выровненных, односторонних пойм с лугово-черноземными крупнопылевато-суглинистыми почвами. Высота поймы над урезом воды составляет 3-4 м при ширине от 100 до 300 метров. Средняя пойма отделена от низкой пологим уступом высотой 0,5-0,7 м. Глубина грунтовых вод находится в пределах 3-4 м. Доминирующими урочищами рассматриваемого типа местностей являются урочища разнотравно-пырейных лугов и урочища распаханных поверхностей.

IY. нижнебугской степной на Причерноморской впадине.

На этом участке поймы распространены местности с лугово-

болотными почвами,с фрагментами в разной степени засоленными,с

урочищами плавной, которые представляют собой сплошные заросли

окаймляющие русло реки. Пониженные участки поймы заняты небольшими урочищами болотных лугов. Данные урочища практически везде мелиорированы и используются под сенокос, реже - для выращивания сельскохозяйственных культур.

Кроме этого, в пойме нижнего течения Южного Буга выделяют местности односторонних выровненных пойм с лугово-черноземными солонцеватыми среднесуглинистыми почвами. Большая часть территорий данных местностей распахана под огороды.

Глава 2. Особенности речного дтока и гидрологического режима водохранилищ Южного Буга

Особенности гидрологического режима и стока водохранилищ Южного Буга исследованы отдельно по верхнему, среднему и нижнему течению, что отражено в таблицах и графиках. Объектами анализа стали водохранилища: в Верхнем Побужье - Меджибошское, Щедровское, Новоконстантиновское, Сандракское; в Среднем Побужье Сабаровское, Сугиское, Тывровское, Брацлавское, Ладыжинское, Глубочекское, Чернятинское, Гайворонское и Савранское; в Нижнем Побужье - Первомайское, Мигейское, Вознесенское. рассмотрение многочисленных параметров водохранилищ в качестве примера приводится здесь лишь для Среднего Побужья (Табл.1). В диссертации аналогичные таблицы составлены для всего Побужья. Наряду с этим специально рассматривается внутригодовое распределение стока для всех указанных водохранилищ, что позволяет дать оценку гидрологических условий водохранилищ на различных отрезках реки (Рис. 1).

В конце данной главы показано влияние водохранилищ на речной сток, которое выражается его сокращением на 0.73 км3/год и в ослаблении паводков. Анализ этих изменений стока и гидрологического режима поймы, в связи со строительством водохранилищ показал развитие существенных изменений природных' комплексов поймы, в особенности состава и структуры растительных сообществ.

Таблица 1.

Характеристики водохранилищ Среднего Побужья

(составлено по данннм Юкно-Бугского управления _водного хозяйства^_

Год Расстоя- Пло- Отметки горизонтов, Поли. Мертв. Средн. Размеры водохранилища при НЛГ

Название сдачи Место ние от щадь н. абс. объем объем много-

расположе- устья ре- водо-

socoxpam- ЭКСП- ния водо- ки до ГЭС сбора Макс. Норнал. Горизонт МЛН. млн. сток Дли- Сред. Наиболь- Средняя Плоиадь

ЛуаТа- хранилища в кн. ки2. *орс. подперт. мертвого куб. млн. на, шири- шая глу- глуби- зерка-

лша ЦИО горизонт горизонт (ИТ) объема (ГИ0) н. и. куб. м. км. на, и. бина, м. на, н . ла, га

Сабарсеское 1952 г. Винница 624 8960 235,0 233,7 228,6 4,40 0,30 764 25 200 8.0 2.5 464

Тьеровский

Сутисское 1928 р-н;Винниц-кая обл. Тъеровский 587 10780 229,8 228,3 224,1 8.51 6.70 918 30 170 3,5 2.5 377

Тыврсеское 1913 р-н; Винницкая обл. Немировский 582 10900 3,4 2,0 0,60 0,30 0,21 896 1.0 ISO 4,0 2.0 15

Брацлавсхое 1951 р-н;Винниц- 510 12340 190,9 169,0 185,5 3,30 3.08 1013 6.0 180 3,5 2,5 110 '

кая обл. Тростянец-

Лавяинское 1962 кий р-н;Вин ницкая обл. Тростянеу- «1 13300 179.6 177,0 168.0 150,8 24,4 1092 45 460 16,0 7,25 2080

Г лубочекское 1960 кий р-н;Вин ницкая обл. Вернадский 423 17130 154,6 151,7 146,7 10,7 1,30 1350 12,5 300 13,7 3,0 390

Чедиятинское 19 р-н;Винницкая обл. Гайворонс- 395 18700 140,5 137.5 134,0 3.3 0.30 1417 10,0 140 4,1 2,0 140

Гайворонское 1962 кий р-н'.Кировоградская обл. 363 20260 132,6 131,8 126,6 11,3 2,00 1471 29,5 170 8,5 2,3 496

Савранский 10,0 130 4.0 3,2

Савранское 1950 р-н;Одесской обл. 338 20850 47^5 43,5 40,0 2,7 1515 128

м

к ум« •М

1*0

1

но ¡\

по !

МО ,1

1М

1"

120 ''Им

1(0 1Г

юо

90 1 '

90 1 |1 и-

К 1 V»

«0 1

К) 1 '

¡1 г

К л \

»0 'Л

✓ 1

«0 /

Рис.1. Внутри годовое распределение стока для некоторых водохранилищ среднего течения Южного Буга для среднемноговодного года 50 % обеспеченности (по данным гидропостов)

— для Сабарского

— для Ладыжинского ---для Гайворонского

« V» V* В

СлвЯЯ.З, Впмнм 39Р9ГУЛИРРРЯЙИРГР речною СГРМТ на. ПРИМДМН9

комплексы поймы Южного. Руга

Представлена характеристика природных комплексов Южного Буга и анализ их динамики в условиях зарегулирования речного стока. В диссертации выявлен ряд процессов в биотических комплексах, характерных для больших отрезков поймы, отражающих влияние водохозяйственного строительства и определяющих ведущие тенденции трансформации и развития природной среды поймы. В. качестве важнейших среди данных процессов выделены: аридизация поймы в среднем и нижнем течении реки, возникновение ступенчатой контрастности уровня увлажненности территории на протяжении всей поймы Южного Буга, расселение на пойме вверх по течению ряда степных видов растений, что отражает тенденцию прогрессирующего развития процесса остепнения луговых сообществ поймы и усиление и активизации роли микрорельефа в пространственной дифференциации луговой растительности.

Опираясь на основные принципы ландшафтной индикации (Викторов, 1955; Викторов, Ремизова, 1988), мы выделили ряд видов растений-индикаторов процессов подтопления и процессов аридизации, характерных для поймы Южного Буга, а также обнаружили

индикаторное значение анализа изменений соотношения экологически специфичных растительных группировок в составе растительности поймы. Применение растительных индикаторов позволило выявить изменения природных комплексов поймы, в основе которых лежат либо особенности гидрологического режима, либо литоэдафические характеристики территорий, а также позволило установить общие напрвления развития природных комплексов поймы Южного Буга в современных условиях.

Соотношение названных экологических группировок, установленных на модельных площадках площадью 100 м2 репрезентативных для больших участков поймы, представлены в форме пар секторных диаграмм (Рис.2). При этом экологические группировки растений сопоставляются как по числу видов в каждой из них (в процентах от общего числа видов растений низкой или средней поймы на конкретном модельном участке), так и по распространенности - по проценту площади, которую занимает каждая группировка в пределах участка. Это позволило выявить основные тренды изменения природных комплексов различных участков поймы.

Выявление динамики природных комплексов Южного Буга осуществлялось отдельно по верхнему, среднему и нижнему течению, что дало возможность создать экологическую характеристику растительности поймы (Табл.2).

Природные комплексы верхнего течения реки развиваются под влиянием четырех водохранилищ расположенных на незначительном расстоянии (15-25-30 км) друг от друга: Меджибошского, Сандракского, Новоконстантиновского и Щедровского. В данной главе нашли отражение результаты пятилетних наблюдений, за изменениями гидрологического режима реки и сопряженными сменами растительных ассоциаций. Учитывался уровень залегания грунтовых вод и состояние почвенного покрова. Названные наблюдения проводились на модельных площадках, заложенных в верхних и нижних бьефах водохранилищ. В качестве примера приведена таблица 3.

Соотношение видов в сообществе

Соотношение видов по распространенности

24 9.6

а аз

22,2

11,5 2,5

НМЛ) - степные I . -I • луговые

М IIII - опушечные \ с?е?о\ - полупустынные

А Влажный солончаковый луг (пониженный участок); Б Типчаково-полынное степное сообщество (повышенный участок)

Рис.2. Диаграммы соотношений видов различной экологической специализации и их обилия на участке поймы нижнего течения Южного Буга в районе дельты реки Гнилой Еланец ( в % ).

Таблица 2 Экологическая характеристика растительности поймы Южного Буга.

Типы лугов Подтипы Вариант формирования Преобладающие фитоценозы Где встречают -ся

Солонцеватые луга Слабосолон луга Антропогенно-природный Пырейно-полынные Солеросово- полынные Полынно-лебедовые Осоково-лодорожниховые Нижнее Побужье

Остепненные лупа Довольно богатые остепненные луга Антропогенно-природный Разнотравно- типчаковые Полынно-типчаковые Тонконогово- типчаковые Среднее и Нижнее Побужье

Свежив луга Богатые осушенные луга Антропогенно-природный Разноторавно-злаковыа (кострвцово-ежовые) (мятликово- кострецовые) Среднее Побужье

Влажные луга Богатые Природный Разнотравно-злаковые Среднее и Верхнее Побужье

Небогатые Злаково-разнотравные

Сырые луга Богатые Природный Злако-разнотравные Верхнее Побужье

Небогатые Разнотравно-щучкоаые Щучково-осоковые

Болотные луга Небогатые Природный Разнотравно-хво щево-осоковые Разнотравно-хвощевыв Осоково-аировые Верхнее Побужье

Проведенная работа позволила сделать следующие выводы по динамике природных комплексов Верхнего Побужья: 1) затопление лугов четырмя водохранилищами на общей площади 2300 га и подтопление значительных участков долины, приводит к возникновению болотных и сырых лугов (гидромезофитные луговые

Таблица 3. Состав и обилие луговой растительности в нижнем бьефе Меджибожского водохранилища (Верхнее Побужье)

Виды растений

Злаки

Agrostls stalonlfera L. Alopecurus pratensis L. Anlsantha tectorum l. Calamagrostls eplgeios L. Deschampsla cespltosa L. Elytrlgla repens L. Poa pratensis L. Бобовые

Trifolium repens L. Осоковые

Carex melanostahla L. Carex rlparla Curt. Разнотравье• Althaea officinalis L. Caltha palustris L. C.lrzlum arvenze L. Dactllorhlza lncarnata(L)Soo. Equlsetum hyemale L. Equlsetum palustre L. Galium aparlne L. Irls pseudacorus L. Juncus macer CS.T.Greg. Mentha longlfolla (L) Nath. Mentha puleglua L-. Myosotls nemorose Bess. Potentllla anserlna L. Rannunculus acer L. Rannunculus repens I. Plantago major L. Plantago' media L. Prunella vulgaris L. Spiraea ulmlfolla Scop Valeriana officinalis L. • Кустарники Salex caprea L.

Обилие по Друде

о--—_

Площад- Площад- Площад-j

ка 1 ка 2 на 3 I

болот- сырой влажный!

ный луг луг луг I

sp Сор 2 8 - 1

- -sp Sp ï

- sol - 1

- Sol - 1

Sp Sp Сор 1 i

- - Sp В Sp V 1

— — Sp 1 l Sp »

Сор з Сор 2

Сор 2 Сор 3 - 1 I sp \

- Sol

Сор 1 i Sp sp î

- Sol - I

- Unie - 1

Сор 1 - Sol i

Сор i ;sp - I

Sol - 1

Sol Sp

Sp Сор 2 i

Sol • Sp. - 1

Sp - I

Sp Sol - 1

sp Sp Sp 1

sp Sp Sp 1

sp - - 1

- — Sol 1 Sp 1

- - Sp I

- Sp - 1

Sp - I I

3 куста - I

сообщества) на месте влажных и свежих. Это характерно для Меджибошского и Аетичевского районов;

2) Возникает микромозаичность эдафических условий на лугах в нижних бьефах плотин Верхнебужского каскада гидроузлов;

3) осушаются луговые угодия в нижних бьефах Новоконстантиновского и Сандракского гидроузлов, где возникают свежие и сухие луга на месте сырых;

4) зарегулирование речного стока усугубляет отрицательное воздействие выпаса на пойменную растительность и ускоряет развитие пастбищной дегрессии на лугах нижнего бьефа Сандракского гидроузла.

Для поймы среднего течения Южного Буга в условиях зарегулированного речного стока характерны процессы остепнения на различных участках по течению реки. В нижних бьефах водохранилищ формируются растительные ассоциации, характерные для водораздельных территорий и степей, такие как разнотравно-типчаковые с Festuca pseudovina L, типчаково-полынно-тонконоговые с Artemisia austriaca Jacq., Festuca pseudovina L., Koeleria pyramidata L. и другие. Поймы с такими растительными сообществами мы встречаем в нижних бьефах Сабаровского, Ладыжинского, Глубочекского, Сутиского, Тывровского и других водохранилищ (Табл.4, Рис.3). Разработанная нами методика позволяет сделать вывод, что в Среднем Побужье в условиях зарегулированного речного стока происходит трансформация лугов с начальной средней и сильной стадией остепнения, (Табл.5)

Нами отмечено, что глубина преобразований растительности поймы зависит от типов плотин. В районах поймы с глухими плотинами процессы остепнения ярко выражены и проходят интенсивнее, в районах плотин переливного типа эти процессы незначительны.

Проведенные исследования в пойме среднего течения Южного Буга позволили сделать выводы:

1) Строительство водохранилищ и, соответственно, зарегулирование речного стока, привели к ослаблению или полному прекращению режима поемности;

2) Разовые попуски воды в весеннее время усилили донную эрозию, создали условия повышенного дренажа поймы, что привело к снижению уровня грунтовых вод в пойме в некоторых случаях до 4 - 5 метров, а

Таблица 4. Состав и обилие луговой растительности поймы Южного

Буга у села Забужье, Среднее Побужье ( к рис. 3 ).

№ Виды растений ООилие по Друде (№ поясов)

, п/п 1 2 3 4 5 6

Злаки

: i. Agrostis alba L. Copl Copl

', 2. Agrostis staloniféra I>. Copl sp.

: з. Anisantha tectorua L. Sp Sp

! 4 • Bromus japonicus L. Сор

! 5. Calamagrostis epigeios L. Sp Sp sp

1 6. Dactilus gloinerata Ь. Sp Sol

: 7. Deschampsia cespitoza L. Sp Sp Sp sp

! 8. Elytrigia repena L. Sp Sp Sp Copl Sp

: э. Festuca pseudovipa Hack.. Sol Copl Copl Сор

¡10. Koeleria pyramidata Dom, Sp Сор

¡11. Phleura pratense Бобовые * Sp Sol

¡12. Lotus tenuis Kit Sol Sp Sol

¡13. Medicago lupulina L. Sol Sol

¡14. Trifolium arvense L. Sp Sp Sp

¡15. Trifolium pratense L. Sp

¡16. Trifolium repens h. Sp sp Sp

¡п. Vicia cracca L. Осоковые Sol

18. t 1 Carex riparia Curt.i Хводовые Sol

19 Equisetum arvense L. Sp Copl Sp

¡20 « 1 Equisetum pratense Ehzh. Разнотравье

¡21. Achillea millefolium L. Sp Sp Sp Sp

¡22. Acorus calamus L. Copl

¡23. Agrimonia eupatoria b. Sol Sol

¡24. Anchusa officinalis L. sp

. ¡25. Artemisia absinthium L. Sp

¡26. Artemisia austríaca Jacq. Copl Sol Сор

¡27. Barbarea vulgaris В.Br- Sol Sol

¡28. Berteroa incana L. sp Sp Sp Сор

¡29. Bidens frandosa L.¡ Sol

¡30. Campanula glosaerata L. Sol Sol Sol Sol

¡31. Cirzium arvenze L. Sol

¡32. Convolvulus-atvenSis L. Sp Sol

133. Eryngium campestre L.

134. Galium verum U. Sp Sp

¡35. Glechoma hederacea L. Sol

',36. Gypsophila paniculata L. Sol

¡37. Hypericus perforatum L. Sol Sol

¡38. Iris pseudocorus L. ?P

¡39. Mentha audotica L.¡ Sol Sol

¡ 40. Myosotis nemoroso Bess. Sol Sol

¡41. Onopordura acanthium L. sp Sol

42. Phragmites austhalis L. Copl

¡43. Plantago lanceolate L. • Sp Sp sp

¡44. Plantago major L. Sp sp

¡45. Plantago media L. sp

¡ 46. Potentilla anserina L. sp

,'47. Prunella vulgaris L. Sol Sp

; «se. Ranunculus acris L. ; Sp Un: с

¡49. Ranunculus repens L. sp i. ..... i

|50.¡ Rumex acetosa L. ¡ 51. ¡ Rumex confer.tus :Willd. ¡52. ¡ Salvia officinalis L. ¡53.¡Saponaria officinalis L. ¡54. | Silaua silaus L. . ¡55.¡ Taraxacum officinale Wigg. ',56. ¡ Thymus marschallianus Willg ¡57.J Verbascum densiflorua L. ',58.', Verbascum lychnitls L. ¡59.1 Xanth.lum atrumarlum L.

Sol Sp Sol

sp Sp Sp Sp Эо1

Sp sp

Sp • sp' Зр Sp

Sol sp 1 /

Sp

Sol

30 - 30 « .50 ÍO 70 К 90 100 lio ¿o"'

Рис. 3. Топоэкологический профиль правобережной поймы Южного Буга в 2.2 км ниже по течению от села Забужье (Среднее ПЬбужье)

I. Пояс водной растительности в прибрежной части русла оеки (доминируют аир болотный, тростник австралийский); 2 Участок прибрежном растительности с разнотравно-злаковым' сообществом (доминирует полевица белая), ОПП - 60%; 3. Береговой склон с разнотравно-хвощево-злаковым сообществом (доминируют полевица белая, хвощ полевой), ОПП - 40-45 %; 4. Прирусловая часть поймы с полынно-разнотравно-типчаковым сообществом (доминируют овсяница ложноовечья, полевица обыкновенная, полонок майский), ОПП - 7580 %; 5. Пониженная часть поймы с разнотравно-злаковым сообществом (доминируют пырей ползучий, овсяница ложноовечья); 6. Повышенный участок поймы с разнотравно-типчаковым сообществом (доминируют овсяница ложноовечья, тонконог изящный, костер японский) ОПП -7580%; 7« Пониженный участок поймы с разнотравно-лолынно кострецовым сообществом (доминируют костер кровельный, полевица белая, полынь морковная), ОПП - 60-65%; 8. Склон надпойменной террасы под посадкой хвойного леса.

также к развитию береговой абразии, преимущественно в нижних бьефах водохранилищ на всем протяжении среднего течения реки. На больших водохранилищах (Ладыжинское, Глубочекское, Гайворонское) развита береговая абразия за счет волновой деятельности.

3) Водохранилищами Среднего Побужья затоплено 2100 га пойменных угодий;

4) На месте свежих лугов в верхний бьефах водохранилищ сформировались сырые луга;

5) В нижних бьефах плотин на значительных участках поймы происходят процессы остепнения. На смену луговым фитоценозам приходят сообщества водораздельных территорий разнотравно-типчаковые и типчаково-полынно-тонконоговые (районы Сабарова, Забужья, Саврани, Ладыжина, Гайворона, Глубочка);

6) Сельскохозяйственные работы и выпас в пойме приводят к эрозии почвы, снижению ев плодородия а также сокращению видового состава растительности. Местами выпадают из состава травостоя, в первую очередь лисохвост луговой, осоки береговая и черноколосковая.

Пойма Южного Буга в нижнем течении реки расположена в пределах степной зоны и ее протяженность равна 230 км от Савранского гидроузла до начала лимана. На этом отрезке построено 3 водохранилища - Первомайское, Мигейское и Вознесенское.

Более сухой климат (400 - 450 мм в год) и орошаемое земледелие еще больше усугубляют влияние вышеуказанных водохранилищ на природные комплексы поймы. В таких условиях в Нижнем Побужье сформировались свежив остепненные и солончаковые луга. Для этих лугов характерны разнотравно-злаковые сообщества с Bytrigia repens L, Anisantha tectorum L., Zerna inermis Leyss., DactHus glomerate L„ Plantago lanceolata L, Plantago media L., Agrostis alba L, Artemisia absinthium L, Trifolium pratense L, Trifolium repens L; разнотравно-типчаковые с Festuca pseudovina Hack., Festuca rubra L.S.Str.-, полынно-типчаковые с

Таблица 5. Стадии процесса остепнения луговой растительности в пойме Южного Буга

Стадии остепнения Характер сукцесий Количество степных видов в травостое, в% Площадь, занятая степными видами, в % Оценка остепнения, в баллах

Начальная Эпизодическое проникновение степных видов в состав луговой растительности 1 -10 1 - 10 1

Остепнение слабой выраженности Регулярное присутствие степных видов в луговом травостое поймы, главным образом в нетипичных микроэкотопах' 10 - 15 10 - 20 2

Остепнение средней выраженности Формирование микрогруппировок степных видов 15 - 30 20-35 3

Остепнение сильной выраженности Возникновение степных ассоциаций 30-45 35 - 50 4

Остепнение очень сильной выраженности Экспансия степных ассоциаций (площадное распространение степных видов) 30 -45 50 -75 5

Трансформация луга в степь Вытеснение луговой растительности степными ассоциациями 45 - 50 > 75 > 6

- Зоогенные микроповышения и антропогенно нарушенные участки поверхности

Festuca pseudovina Hack., Artemisia austriaca Jacq. и Artemisia absinthium L; пырейно-полынные с Elytrigia repens L, Artemisia austriaca Jacq., Artemisia absinthium L; полынно-лебедовые с Artemisia austriaca Jacq., Artemisia absinthium L, Atriplex сапа C.A.Meg., Atriplex hortentis L., Atriplex oblongifolia Waidst et Kit.

Из этого следует, что в пойме Нижнего Побужья фитоцемозы испытывают остепнение, так как практически все растительные ассоциации включают в себя виды степного и полупустынного характера. В связи с отсутствием паводкового режима во многих местах нижнего течения Южного Буга пойма мелиорирована и распахана вплоть до уреза воды, что наносит большой ущерб пойменным угодиям.

На значительных участках поймы в районах Гнилого Еланца, Гурьевки, Новой Одессы получили развитие солонцовые почвы в условиях отсутствия режима поемности, на которых мы наблюдаем солеросово-полынные ассоциации.

Таким образом, строительство плотин в Нижнем Побужье и их воздействие на природу поймы позволило выявить:

1). Распространение процессов аридизации и остепнения поймы;

2). Отсутствие паводкового режима привело к формированию в пойме растительных сообществ по своим характеристикам сходных со степными и полупустынными;

3). Интенсивное земледелие вызвало вторичное засоление пойменных земель на значительных участках;

4). Распашка поймы привела к исчезновению многих видов пойменной растительности, в особенности в районах. с. Гурьевки и с. Новой Одессы;

5). Нерегламентированный выпас приводит к сокращению высоты травостоя до 10 см, изменению габитуса растений (появление стелящихся форм) и нарушает вегетацию.

Выводы

Создание 16 водохранилищ оказывает значительное преобразующее влияние на природные комплексы поймы: изменяотся ранее существовавший режим поверхностного стока и уровень грунтовых вод. Наиболее чувствительными к смене режима является

почвенно-растительный покров, изменения которого, в свою очередь, влияют на динамику других компонентов природного комплекса. Установлено,что:

1) водный режим реки Южный Буг притерпел значительные изменения, его сток после создания водохранилищ уменьшился на 0,73 куб.км;

2) зарегулирование речного стока нанесло наибольший ущерб пойменным угодьям (лугам), как при их затоплении водохранилищами, так и в результате нарушения режима поемности. Водохранилища Южного Буга затопили около 4900 га лугов;

3) сокращение времени половодий или полное их прекращение привело к иссушению поймы в нижних бьефах гидроузлов. Перевыпас скота также содействует развитию аридизации природных комплексов в Среднем и Нижнем Побужье. Этот процесс усугубляется еще и забором воды на орошение, промышленное и коммунальное водоснабжение;

4) сокращение высоты половодий, уменьшение их длительности или их полное отсутствие на протяжении десятков лет привели к повышению дренирующей роли реки, снижению уровня грунтовых вод в пойме, в некоторых случаях до 4-5 метров;

5) уменьшение отложения наилка в пойме в результате осаждения и задержки твердого стока в водохранилищах снижает плодородие почв поймы в нижних бьефах водохранилищ. Разовые попуски воды во время весенних паводков вызывают донную эрозию, а также размыв берегов (нижние бьефы Сабаровского, Ладыжинского, Глубочекского, Сандракского и других водохранилищ);

6) маштабы и характер изменений природных комплексов поймы Южного Буга зависят от размеров водохранилищ и типов плотин. В районах, где построены плотины глухого типа, пойма практически не заливается и процессы имеют ярко выраженный характер аридизации, в районах с плотинами переливного типа, где пойма все-таки частично заливается эти процессы проходят, но они не ярко выражены. На больших водохранилищах происходит сильная береговая абразия вследствие волновой деятельности;

7) уменьшение и отсутствие паводков обусловливает изменения в пойме Южного Буга площадей временного затопления и приводит к трансформации би'окомплексов поймы, которые по своим

характеристикам приближается к биокомплексам водораздельных территорий;

8) в процессе переформирования растительного покрова происходит остепнение лугов (Festuca pseudovina Hack., Festuca rubra LS. Str., Thymus marschallianus Willd., Verbascum thapsiforme Schran) и проникновение в травостой рудеральных видов (Cizzium arvenzel L, Calamagrostis epigeios L, Xanthium strunarium L, Sonchus arvensis L), в особенности, в нижних бьефах гидроузлов;

• фрагменты степных ассоциаций создают мелкоконтурную мозаичность растительного покрова лугов и существенно влияют на флористический состав и качество травостоя;

процесс остепнения пространственно неоднороден и его интенсивность зависит от конструкции плотин. Уровни аридизации поймы нижних бьефах также связаны с особенностями микрорельефа: повышенные участки остепняются в первую очередь; - замещение существовавших до зарегулирования растительных ассоциаций группировками растений степного и полупустынного характера (вместо разнотравно - злаковых сообществ получают распространение разнотравно - типчаковые и полынно - типчаковые);

9) в результате смены растительных сообществ наблюдается снижение продуктивности лугов, особенно в нижних бьефах водохранилищ. Так, до зарегулирования стока продуктивность естественных пойменных лугов составляла 53 ц/га зеленой массы, после зарегулирования - 2030 ц/га при проективном покрытии 45-50 % и высоте травостоя 1015 см;

10) снижение уровня грунтовых вод и незатопляемость поймы в нижнем течении Южного Буга привели к локальным проявлениям вторичного засоления поймы (район Гурьевки, дельта реки Гнилой Еланец и др.);

11) процесс остепнения пойменных лугов сохранится и будет прогрессировать при существующем режиме и уровне зарегулирования речного стока, исключающем половодье в среднем и нижнем течениии Южного Буга. Эта негативная тенденция развития природных комплексов в пойме может быть ослаблена при обеспечении экологически обоснованного регулирования стока;

12) в связи с тем, что водохозяйственное строительство оказало большое влияние на изменения в природных комплексах поймы Южного Буга, остроактуальным стало осуществление особых мероприятий по охране и рациональному использованию поймы Южного Буга. В числе этих мероприятий специальные сельскохозяйственные попуски воды из водохранилищ, применение различных вариантов режима регулирования стока, обоснованных экологически в целях выбора оптимального варианта, позволяющего при наименьших потерях в энергетике и водоснабжении минимизировать ущерб природе пойм.

Практические рекомендации

В целях охраны и рационального использования природных комплексов поймы Южного Буга предлагается:

1. Выделение защитной зоны по всему протяжению реки, с предусмотренным созданием защитных лесных насаждений (для Верхнего Побужья ширина зоны от 100-300 м, в Среднем и Нижнем - от 300 до 500 м). Необходимо проведение агротехнических мероприятий и строительство противоэрозионных гидротехнических сооружений в нижних бьефах Сабаровского, Глубочекского, Ладыжинского и Гайворонского гидроузлов. В водоохранных зонах не допускается распашка земель и применение ядохимикатов, перевыпаС скота, строительство жилых и промышленных объектов;

2. Осуществлять специальные сельскохозяйственные попуски воды в весеннее время (третья декада марта - вторая декада апраля) для затопления поймы, что повысит плодородие пойменных земель и даст возможность сохранить луговые растительные сообщества как ценные кормовые угодия и повысить их биологическую продуктивность;

3. Регламентировать выпас животных на пойме путем введения пастбищного оборота в целях сохранения видового состава сообществ коренных луговых растительных сообществ;

4. Для предотвращения береговой абразии рекомендуется в дополнение к лесным насаждениям закреплять берега на различном расстоянии до 1.5 - 2.7 км от плотин.гидроузлов (нижний бьеф) булыжником, гранитом крупной фракции или укладкой железобетонных плит;

5. Создать охраняемые территории для сохранения резерватов редких видов растений, таких как орхидные - лапьчатокорейник мясокрасный (Dactylorchiza incarnate (L.) Soo.) в пойме в районе поселка Меджибож и уникальных экотонных растительных сообществ, отличающихся высоким биоразнообразием, сформировавшихся в условиях зарегулированного речного стока в районах Ладыжинского, Глубочекского и Гайворонского водохранилищ;

6. Производить регламентированные заготовки лекарственных растений: чабреца Маршалла (Thymus marschallianus Willg.) нижний бьеф Сабаровского, Глубочекского, верхний бьеф Ладыжинского водохранилищ, воловика аптечного (Anchusa officinalis L.), шалфея лекарственного (Salvia officinalis L.) нижний бьеф Сабаровского, Тывровского и Ладыжинского водохранилищ, тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.) по всему Побужью, аира болотного (Acorus calamus L.) в Верхнем Побужье, алтея лекарственного (Althaea officinalis L.) в нижнем бьефе Сабаровского, Сандракского и Ладыжинского водохранилищ, валерианы лекарственной (Valeriana officinalis L) в нижнем бьефе Меджибожского водохранилища.

Работы, опубликованные по теме диссертации

' 1. Природа: тревоги и надежды (пути решения экологических проблем в современных условиях.// Брошюра// Винница, 1988. 45 с. В соавторстве.

2. Эколого-хозяйственная оценка бассейна Южнйго Буга Винницкой области в аспекте использования водных ресурсов. Тезисы доклада на всесоюзном симпозиуме "Комплексный мониторинг, оптимизация и прогноз состояния природной среды"., 10-15 сентября 1991 г. Верхневолжье // Москва, 1991. С. 209-210.

3. С истории исследования реки Южный Буг. Тезисы доклада на краеведческой научно-практической конференции. Октябрь 1992 г. Винница // Винница, 1992. С. 32-33.

4. Информационный спектр растительных индикаторов процесса аридизации поймы Южного Буга в условиях зарегулированного стока. Тезисы доклада на международном симпозиуме "Проблемы

экоинформатики" 14-18 декабря 1992 г. Звенигород // Москва, 1992. С. 167-169. (В соавторстве).

5. Влияние зарегулированного стока Южного Буга на изменение наземных экосистем поймы. Тезисы доклада на международной конференции "Экологические проблемы бассейнов крупных рек" сентябрь 1993 г. Тольятти // Тольятти, 1993. С. 208-209.

6. Смена наземных экосистем Южного Буга при зарегулированном речном стоке. Тезисы доклада на отчетной научной конференции преподавателей естественно-географического факультета Винницкого государственного педагогического института за 1994 год.// Винница, 1995. С. 19.

7. Современные тенденции развития пойменных лугов реки Южный Буг. Тезисы доклада на международной конференции "Украина в мировых земельных, продовольственных и кормовых ресурсах и экономических отношениях" 11-14 декабря 1995 г. Винница, Украина // Винница, 1995. С. 159.

8. Основные тенденции изменений наземных экосистем в пойме Волги и Южного Буга под влиянием зарегулирования стока. // Вестник Пермского университета. Научный журнал. География. 1996. 12 с. В соавторстве. (В печати).

9. Процессы аридизации поймы нижнего течения Южного Буга и остепнение луговой растительности в условиях зарегулированного речного стока. // Аридные экосистемы, № 3, 1996. 12 с. (В печати).

10. Influence of the Hydroplants' Dams Construction on the Ecosystems of the Floodplains of the Southern Bug, Proceeding of the International Congress: "Water-Ecology and Technology - 96" Moscow, 1996 {in press)