CC BY
16НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология № 2 2016
УДК 556.11
Доктор техн. наук Ж.С. Мустафаев 1 Доктор техн. наук А.Т. Козыкеева 1 Н.А. Турсынбаев 2
ФОРМИРОВАНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ РЕКИ ТАЛАС ПРИ ЕЕ КОМПЛЕКСНОМ ОБУСТРОЙСТВЕ
Ключевые слова: природа, экология, услуга, оценка, экосистема, река, бассейн, ландшафт, почвы, растения, процесс
На основе систематизации и анализа материалов РГП «Казги-дромет» и Кыргызгидромета для оценки гидрогеологического режима формирования и функционирования экосистемы бассейна р. Талас был определен природно-климатический потенциал и «природный капитал» с целью комплексного обустройства исследуемого региона.
Введение. Под комплексным обустройством водосборов подразумевается целостная система поэтапных мероприятий, создающих агроландшаф-ты, где природопользование оптимизировано на научной основе. Увеличение продуктивности земель проводится при сохранении, а также при повышении общей экологической устойчивости ландшафтов.
В настоящее время состояние биосферы бассейна р. Талас становится важнейшим эколого-экономическим индикатором макроэкономического развития региона. В связи с возрастающей угрозой деградации природы и полной ассимиляции экономических, социальных и экологических проблем, на первый план выдвигается необходимость межгосударственного взаимодействия, которое учитывает «экосистемные услуги» бассейна трансграничной р. Талас. В связи с этим пристальное внимание уделяется проблеме уменьшения продуктивности растительного покрова, связанной также с глобальным изменением климата. Антропогенная трансформация экосистем (изменения в структуре землепользования и влияние человека на плодородие почв) развивается в значительной мере независимо от климатических процессов и способна кардинально повлиять на продуктивность растительного покрова не только на локальном, но и на региональном, и даже на глобальном уровнях. Все это необходимо учитывать при обустройстве бассейна р. Талас.
1 Казахский Национальный аграрный университет, г. Алматы, Казахстан
2 Таразский государственный университет им. Дулати, г. Тараз, Казахстан 134
Цель работы. На основе комплексной оценки почвенно-продукционного потенциала необходимо разработать научно-методические положения и практические рекомендации, направленные на формирование и дальнейшее развитие экологических услуг для обоснования обустройства бассейна р. Талас. Объектами исследования явились экосистемы трансграничного бассейна р. Талас, расположенные на территории Кыргызстана и Казахстана (рис.).
Рис. Административное деление бассейна р. Талас.
Общая площадь бассейна р. Талас составляет 52,7 тыс. км2; в том числе 11,43 тыс. км2 (21,7%) в пределах Кыргызстана и 41,27 тыс. км2 в пределах Казахстана (табл. 1).
Таблица 1
Распределение земельных ресурсов в бассейне р. Талас в разрезе административных областей и районов
Область Район Площадь
км2 %
Кыргызская Республика
Таласская Манасский 1045 2,0
Карабууринский 2952 5,6
Бакайатинский 2318 4,4
Таласский 5119 9,7
Всего 11434 21,7
Республика Казахстан
Жамбылская Жамбылский 4300 8,2
Байзакский 4500 8,5
Таласский 12200 23,1
Сарысуский 20270 38,5
Всего 41270 78,3
Итого 52700 100
135
Структура земельных ресурсов сельскохозяйственного пользования в бассейне р. Талас отличается в зависимости от географических расположений областей и районов Кыргызской Республики (КР) и Республики Казахстан (РК) (табл. 2)
Таблица 2
Структура земельных ресурсов сельскохозяйственного пользования в
бассейне р. Талас
Структура земельных ресурсов Площадь по районам, тыс. га
Манасский Карабууринский Бакайатинский Таласский
Общая площадь 10450 29520 23180 51190
Пашня 26,0 50,4 20,7 35,0
Сенокос - - 210,0 2,825
Пастбища - 188,0 254,098 269,7
Леса 0,433 0,246 0,665 0,866
Пастбищные леса - 0,819 1,247 6,586
Земельные ресурсы КР, пригодные для сельского хозяйства
208,0 241,8 476,7 308,7
Жамбылский Байзакский Сарысуский Таласский
Общая площадь 43000 45000 202700 122000
Пашня 67,5 74,3 30,0 45,9
Сенокос 7,0 6,3 64,1 23,7
Пастбища 173,5 337,7 2200,0 988,7
Леса 0,9 0,542 - -
Земельные ресурсы РК, пригодные для сельского хозяйства
304,2 422,9 2300,0 1058,3
В бассейне р. Талас в пределах Кыргызстана общий фонд пахотных земель насчитывает 136,6 тыс. га, в том числе орошаемых - 115 тыс. га. На территории Казахстанской части бассейна общий фонд освоенных земель регулярного орошения составляет около 63 тыс. га, а лиманного орошения - 13 тыс. га.
Численность населения в пределах кыргызстанской части бассейна исследуемой реки составляет около 206,6 тыс. человек (4,1 % населения республики), а в казахстанской части проживают 545,8 тыс. человек.
В настоящее время нет единого мнения относительно определения «экологическая услуга» при обустройстве речных бассейнов. Однако наиболее близким по смыслу, отражающим сущность экологической услуги, можно назвать следующее определение: услуги экологического характера - это мероприятия, осуществляемые различными организациями (учреждениями) на коммерческой, договорной или безвозмездной основе по реализации природоохранной деятельности для сторонних объектов [19].
По мнению Н.Ф. Реймерса [23], экологический рынок - это подчиненная законам стоимости, спроса и предложения сфера трудового и то-
136
варно-денежного обращения, где свободно формируется спрос, предложение и цена на продукцию природоохранного назначения. Продукция природоохранного назначения - это работы и услуги производственного характера, использование которых обеспечивает охрану окружающей среды и воспроизводство природных ресурсов. В общем виде экологическая продукция может быть определена как искусственно воспроизводимая окружающая природная среда или отдельные ее элементы.
Важнейшее место в изучении комплексного обустройства водосборов и мелиорации земель занимают исследования И.П. Айдарова [1], А.И. Голованова [9], Ю.П. Добрачева [11], А.Г. Исаченко [13], Л.Б. Кирейчевой [20], А.Р. Хафизова [25], Ж.С. Мустафаева [17] и др.
Методика исследования. Методологией комплексного обустройства водосборов, учитывая многоаспектность проблемы, принята вся совокупность существующих в мелиорации подходов. Объектом исследования выбран водосбор р. Талас, являющийся интегральным выражением устойчивых взаимосвязей между компонентами геосистемы и земной поверхностью. При обосновании обустройства исследуемого бассейна приоритетными выбраны геосистемный и катенарный подходы.
Катенарный подход является основой геоморфологической схематизации катен при обосновании необходимости мелиорации водосборов. Водосбор представлен набором катен, равных количеству физико-географических районов на водосборе. Геоморфологическая схема катен состоит из четырех фаций с разным высотным взаиморасположением. Элювиальная фация представляет возвышенность у водораздельной линии; трансэлювиальная - склон до точки перегиба; трансаккумулятивная -склон после точки перегиба; супераквальная - низину надпойменных террас. Такая схематизация дифференцирует фации по типу водного питания [2], учитывает размеры и формы рельефа, представляет катену, как элементарный водосбор с его характерными особенностями. Поэтому при схематизации природных условий бассейна р. Талас было принято (рис.), что каждый ландшафтный район представлен набором катен из характерных фаций [21; 8] с разным высотным взаиморасположением, определяемым глубиной расчленения рельефа (табл. 3).
Состояние растительного покрова речных бассейнов тесно связано с особенностями почв, которым отводится особая роль в наземных экосистемах, поскольку они объединяют в единую функционирующую систему все остальные компоненты [4]. Обычно для характеристики каждого компонента экосистемы используется конкретный набор параметров и интегральных критериев.
137
Геоморфологическая схема катен бассейна р. Талас
Катена Физико-географическое районирование Административное деление
Природная зона Зона увлажненности Республика, область Район
Элювиальная Горные степи умеренно-засушливая и КР, Таласская Таласский
Тарансэлювиальная Предгорная степь влажная горная Засушливая горная обл. Карабууринский, Бакайатинский, Бакайатинский
Супераквиальная Акеальная Предгорная полупустыня Пустыня южная Сухая предгорная Очень сухая РК, Жамбылская обл. Жамбылский, Байзакский Сарысуский, Таласский
Важнейшими характеристиками состояния растительного и почвенного покрова являются показатели их продуктивности, по которым оценивается и устойчивость экосистем, поэтому их широко используют в комплексных экологических оценках [12, 26].
Бассейн р. Талас имеет полузамкнутый способ организации с четко выраженными границами, где ведущую системообразующую роль играет речной сток. Он формирует экосистему речного бассейна через распределение водных ресурсов, особенности рельефа и микроклимата, тем самым влияя на почвенный покров и растительность [16], которые составляют «природный капитал» региона.
Природный капитал речных бассейнов - это запас природных производственных ресурсов, которыми наделено общество. Они могут использоваться в производственных целях, не нарушая экологическую устойчивость природной среды и материальную среду «экологической услуги» [15].
Результаты исследования. Основной формой учета влияния климата на эффективность использования природных ресурсов является экологическая оценка продуктивности климата, которая характеризуется следующими показателями: суммой биологически активных температур (^ t,0 С ), суммой осадков (Ос, мм), испаряемостью (Е0, мм), фотосин-
тетически активной радиацией (Я , кДж/см2), суммарными затратами на испарение (ЬЕ , кДж/см2), турбулентным теплообменом между атмосферой и поверхностью почвы (Р , кДж/см2), среднегодовой температурой
воздуха (Т ,оС) (табл. 4) [18].
138
Природно-энергетические ресурсы бассейна р. Талас
Метеостанция Природно-энергетические показатели
11 ,°С Oc, мм Eo, мм R , кДж/см2 LE , кДж/см2 P , кДж/см2
Акташ 2900 469 880 156,3 57,5 101,6
Талас 2775 327 960 164,2 44,8 106,8
Тараз 3400 287 1020 170,9 38,2 111,5
Ойык 3720 283 1270 185,2 55,7 137,9
Билик-кол 3727 314 1190 181,7 64,4 118,1
Байкадам 3700 155 1110 180,8 35,2 117,5
Камкалы-кол 3670 185 1147 186,5 18,6 121,2
Созак 3900 139 1180 219,2 12,9 142,5
Климатическая оценка продуктивности природной системы бассейна р. Талас определена на основе показателей, характеризующихся степенью обеспеченности ресурсами природной среды: коэффициент увлажнения
( Ky = Oc / Eo ), гидротермический коэффициент ( ГТК = 10 • Ос / ^ t ), биоклиматическая продуктивность ( БКП = Ку (£t/1000), индекс сухости ( R = R / LOc , где L - удельная теплота парообразования, принятая равной 2,5 кДж/см2) и показатель увлажнения (Мd = Oc / ^ d ) (табл. 5) [18].
Агроклиматический потенциал территории рассчитывали по нормализованному индексу аридности ( NIA ) [5]:
NIA = [Oc /(5,12^ t + 306], где Oc - годовая сумма осадков, мм; ^t -
сумма среднемесячных температур за вегетационный период.
Таблица 5
Климатическая продуктивность природной системы Казахстана
Метеостанция Абсолютная высота местности ( H ), м Показатели климатической продуктивности
Ky ГТК БКП R NIA
Акташ 2000 0,53 1,62 1,54 1,31 0,030
Талас 1200 0,30 0,68 2,20 2,00 0,022
Тараз 642 0,20 0,59 0,68 2,38 0,016
Ойык 373 0,19 0,76 0,70 2,61 0,015
Билик-кол 366 0,26 0,84 0,96 2,31 0,016
Байкадам 336 0,11 0,32 0,41 4,66 0,008
Камкалы-кол 317 0,09 0,37 1,17 4,03 0,010
Созак 207 0,12 0,36 0,47 6,30 0,007
В обосновании и выборе интегральных показателей «состояние -воздействие - отклик» ландшафтов бассейна р. Талас положен принцип
139
энергетической сбалансированности тепла, влаги и питательных веществ с учетом природных режимов, и для этой цели можно использовать:
1) биологическую продуктивность растительности [1]:
Б = Б / ПУ = ( • Я • ехр(—(• Я), где ПУ - потенциальная биохимически обеспеченная урожайность сельскохозяйственных культур при оптимальных условиях; ( - коэффициент, учитывающий состояние растительности; ( - коэффициент пропорциональности; Б - биологическая продуктивность почвы при мелиорации;
2) относительную энергию, затрачиваемую на почвообразование [6]: Q = Q / Я = ехр(—( • Д), где Q - энергия, затрачиваемая на почвообразование, ккал/см2 в год; (0 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности почвы (ао = 0,47). В условиях проведения оросительных мелиораций, с целью создания оптимального водного режима почвы для произрастания ведущих сельскохозяйственных культур величина атмосферных осадков (Ос) принимается равной их водопотреблению;
3) коэффициент благоприятности климата [22], определяемый как: СЬ = у1[аС&(Т — 6)/4) +1,57] • ^[агс^ЦИГ —112)/ 4) +1,57],
где Т - среднегодовая температура воздуха, оС; ИГ - показатель эффективности увлажнения, определяемый по формуле В.Р. Волобуева (ИГ = 43,2 • ^Ос — Т) [6];
4) интегральный показатель или индекс почвы [22]:
5 = МОЮО)+8,5.4¥ФК-5.1-4 Н—11,
600 Ч 4 )
где Огн - гуматный гумус, т/га; Оф - фульватный гумус, т/га; N -Ф- К -
соответственно доли допустимых или полудопустимых норм азота, фосфора и калия по отношению к максимально возможному их содержанию, %; Нг - гидротермическая кислотность, мг-экв/100 г почвы;
5) продуктивность агроландшафта, включая продуктивность сельскохозяйственных угодий и мелиорируемых земель [22]: Р = 5-СЬ (для естественных ценозов).
На основе предложенных интегральных критериев выполнен расчет продуктивности ландшафтов в бассейне р. Талас, который показал, что основным способом повышения этой продуктивности является комплексная мелиорация, особенно в предгорных и равнинных зонах, где она увеличива-
140
ет энергетический приток в почву за счет более эффективного использования приходящей суммарной солнечной радиации (табл. 6).
Таблица 6
Почвенно-экологическая оценка природной системы бассейна р. Талас
Метеостанция Абсолютная высота местности, м Почвенно-экологический показатель
НЕ СЬ Б Р & Б
Акташ 2000 83,8 0,99 7,10 7,03 0,0025 0,04
Талас 1200 88,6 1,29 7,45 9,61 0,0020 0,03
Тараз 642 97,2 1,59 7,40 11,7 0,0015 0,01
Ойык 373 90,1 1,61 5,20 8,86 0,0000 0,01
Билик-кол 366 92,3 1,61 5,40 8,69 0,0000 0,01
Байкадам 336 85,0 1,61 5,00 8,05 0,0000 0,01
Камкалы-кол 317 93,6 0,99 5,90 5,84 0,0000 0,01
Созак 207 93,4 0,98 5,90 5,78 0,0000 0,01
Как показывают данные табл. 6, индекс почвы (S) на достаточно высоком уровне характеризует свойства ландшафта и дает лишь незначительную информацию о типе климата района. Этот пробел дополняет коэффициент (СЬ), характеризующий благоприятность климата для развития растительности. Биомасса (Б) позволяет с большей степенью точности определить растительный опад (Е) и продукцию биомасс растительности (РЫ), при условии, что известны химические элементы.
Биологическая продуктивность почвы ( Б ) характеризует ежегодный прирост органического вещества в надземных и подземных сферах растительного покрова, а индекс плодородия почв (Б) представляет их потенциальное плодородие, которое выражается формированием надземной части органического вещества. Поэтому их взаимосвязь может быть выражена через коэффициент (Кж), характеризующий долю надземной части органического вещества в биологической продуктивности почвы, т.е. РЫ = Б ■ СЬ = | (Я ■ Б).
Выполненный для бассейна р. Талас расчет по определению затрат энергии почвообразования до и после мелиорации сельскохозяйственных земель приведен в табл. 7. Как видно из данных, приведенных в табл. 7, затраты энергии на почвообразование во многом зависят от суммарной фотосинтетически активной радиации (Я , кДж/см2) и гидротермического
коэффициента («индекс сухости») (Я), т.е. в естественных условиях их максимальное значение наблюдается в горных районах бассейна р. Талас, а на равнинных территориях их величина снижается в зависимости от годовой суммы атмосферных осадков.
141
Таблица 7
Затраты энергии почвообразования до и после мелиорации сельскохозяйственных земель бассейна р. Талас
Метеостанция Абсолютная высота местности, м Затраты энергии на почвообразование (Q, кДж/см2)
при Я при Я = 1,0 АQ
Акташ 2000 1,31 84,40 97,69 13,29
Талас 1200 2,00 64,04 102,62 38,58
Тараз 642 2,38 61,52 106,81 45,29
Ойык 373 2,61 53,71 115,75 62,04
Билик-кол 366 2,31 59,96 113,56 53,60
Байкадам 336 4,66 19,89 113,00 93,11
Камкалы-кол 317 4,03 27,98 116,63 88,65
Созак 207 6,30 11,18 137,00 125,82
Для оценки влаго- и теплообмена в бассейне исследуемой реки использована связь водного и энергетического балансов [3]:
Е = Е/Ю + О„) = ; с = ^^ = 1 -Е,
р ^ ос + ор
где Е - испарение с поверхности земли, мм; Ор - оросительная норма нетто,
мм; С о - поверхностный сток, мм; g - влагообмен между почвенными и грунтовыми водами, мм; Xк, ск - гиперболические тангенс, синус и косинус.
Для оценки почвенно-мелиоративного состояния ландшафтно-географических зон можно использовать эколого-мелиоративный потенциал ландшафта (М ), характеризующий работу (Ап), совершаемую жидкостью в процессе выпадения атмосферных осадков к отношению концентрации почвенного раствора (Сп), т.е. их можно рассматривать, как способность системы «почва - грунтовые воды» и верхнего слоя почвы освобождаться от легкорастворимых солей: М = Ап /Сп, где: М - эколого-мелиоративный потенциал или мелиоративный показатель ландшафта; Ап
- работа, совершаемая в элементарном объеме потоком инфильтрацион-
* ^
, - средняя концентрация солей в системе «поверхностная вода - почва - грунтовая вода» [17, 14]:
Ап = Ос /[ Я-(1 - X) Я (1 -А)], С '= \со + (1 - X) | (1 -А) • Сг / Ос
/ с
' доп ■
142
где Со - начальная концентрация почвенного раствора в почвенном слое; Сдоп - допустимые концентрации солей в почвенном растворе, которые соответствуют параметру незасоленных почв; Сг - концентрация солей в грунтовых водах; (1 — t) - время действия инфильтрации ( = T /365), Т - продолжительность вегетационного периода; А - глубина уровня грунтовых вод.
В речных бассейнах работа потока грунтовых вод (А) осуществляется массой жидкости (mi) и уклоном местности (I), т.е. средней высотой любых высотных интервалов в пределах бассейна (Hi): Ai = ш ■ g ■ АИ, где g - ускорение силы тяжести; АИ - превышение абсолютной высоты местности (АИ = Иi — Иi—1).
Оценка «энергоемкости», характеризующейся эколого-мелиоративными показателями ландшафтов бассейна р. Талас, приведена в табл. 8. Как показывают данные табл. 8, работа, совершаемая в элементарном объеме потоком инфильтрационных вод, в почвенном слое (Ап) от горных зон к равнинным постепенно уменьшается, а средняя концентрация солей в системе «поверхностная вода - почва - грунтовая вода» (С *), наоборот, увеличивается. Следовательно, эколого-мелиоративный потенциал или мелиоративный показатель ландшафта (М), подчиняясь закону вертикальной зональности, уменьшается. Эта закономерность показывает имеющиеся возможности формирования процесса засоления почв в равнинных частях бассейна р. Талас, в результате чего наблюдается ухудшение почвенно-мелиоративного состояния ландшафтов.
Таблица 8
Оценка «энергоемкости» ландшафтов бассейна р. Талас
Метеостанция Абсолютная высота местности, м Почвенно-экологический показатель
Со Сг С п Ап М АИ
Акташ 2000 0,20 1,50 0,50 1,20 2,40 -
Талас 1200 0,20 1,50 0,50 1,10 2,20 800
Тараз 642 0,28 2,50 0,50 0,55 0,28 558
Ойык 373 0,28 4,50 0,50 0,10 0,05 269
Билик-кол 366 0,28 4,50 0,50 0,10 0,05 7
Байкадам 336 0,28 4,50 0,50 0,14 0,05 30
Камкалы-кол 317 0,28 4,50 0,50 0,10 0,04 19
Созак 207 0,28 6,00 0,50 0,12 0,05 110
143
На основе всесторонней оценки природной системы бассейна р. Талас, можно отметить, что для обеспечения устойчивости агроланд-шафтных систем необходимо, чтобы величина энергоотдачи при мелиоративных воздействиях снижалась, по сравнению с естественными условиями. Другими словами, эффективность использования поступающей солнечной энергии должна увеличиваться, что обусловлено повышением затрат энергии на почвообразовательный процесс.
Таким образом, на основе экологической продуктивности ландшафтов можно определить «природный капитал» речных бассейнов, т.е. природную экологическую емкость бассейна р. Талас, для разработки целостной системы комплексного обустройства водосборов.
Основными элементами природной среды, которые создают природный энергетический капитал, являются: солнечная энергия, энергетический потенциал почвы, энергия атмосферных осадков и площадь территории речных бассейнов. Солнечная энергия (Ех), играющая роль, определяющего развитие системы внешнего потока, вычислялась по формуле Г. Одума [26]: = Б ■ Я, где Б - площадь территории, км2: Я - среднегодовая солнечная радиация, кДж/см2.
Энергия атмосферных осадков (Еос, кДж/год) определена по формуле Г. Одума [15]: Еос = Б ■ Ос ■ С , где Ос - количество выпадающих
осадков (мм/год); С - свободная химическая энергия Гиббса без учета транспирации растениями - 4,94 Дж/г или 4940 Дж/кг.
Энергетический потенциал почвы (Еп) исследуемой территории
вычислялся по формуле В.М. Володина [7]: Еп = И ■ Сг ■ ё ■ Qn , где И -
запасы гумуса в почвенном слое (0...35 см);Сг - общий гумус, %; ё -
объёмная масса почвы, г/см3; Qn - энергетический эквивалент гумуса,
Дж/га. Энергетический потенциал стока (Ер) речных бассейнов можно
определить по формуле: Ер = Ж ■ С, где Ж - объем среднегодового стока
реки, км3. На основе приведенных методов оценки солнечной энергии, энергии атмосферных осадков, энергетического потенциала почвы и воды, определен «природный капитал» бассейна р. Талас по административным границам Кыргызстана и Казахстана (табл. 9). Как видно из данных табл. 9, «природный капитал» речного бассейна в пределах Кыргызстана составляет 2002,452-1011 кДж, а по Казахстану приходится 7797,772-Ю11 кДж, т.е. в 3,5 раза больше. При этом, удельный «природный 144
капитал» на тыс. гектар занимаемой территории в Кыргызстане равен 0,175-1011 кДж, а в Казахстане - 0,189-1011 кДж, т.е. незначительно больше, за счет земельных ресурсов.
Таблица 9
Энергетические показатели функционирования речного бассейна Талас по административным границам Кыргызстана и Казахстана
Показатель Площадь по районам, тыс. га
Манасский Карабууринский Бакайатинский Таласский
Природные ресурсы
Я, кДж/м2 1642000 1642000 1563000 1563000
Ос, мм 469 469 327 327
сг, % 3...4 3.4 3.4 3.4
Ж, км3 1,53
Энергетические показатели (1011, кДж)
Е.. 171,589 484,718 362,303 800,100
Еос 2,42 6,84 3,74 8,27
Еп 7,94 22,43 17,62 38,90
У Е , Е , Е / 1 . ? о с > п 181,949 513,988 383,663 847,270
Ер 75,582
У Е , Е , ЕЕ / > .5 ос5 п р 2002,452
Показатель Жамбылский Байзакский Сарысуский Таласский
Природные ресурсы
Я, кДж/м2 1709000 1709000 1817000 1808000
Ос, мм 287 287 155 314
сг, % 0,5.1 0,5.1 0,5.1 0,5.1
Ж, км3 0,90
Энергетические показатели (1011, кДж)
Е.. 734,870 769,05 3683.059 2205,760
Еос 6,096 6,380 15,521 18,924
Еп 32,680 34.200 154,052 92,720
У Е , Е , Е 773,646 809.630 3852,632 2317,404
ЕР 44,460
У Е , Е , ЕЕ / > .5 ос5 п р 7797,772
Однако энергетический потенциал речного стока на территории Кыргызстана составляет 75,582-1011 кДж, а в Казахстане - 44,460-1011 кДж, т.е. в
145
1,7 раза меньше, что показывает достаточно высокую возможность Кыргызстана оказывать экологические услуги для вообеспеченности Казахстана.
Таким образом, бассейн р. Талас имеет достаточно высокий «природный капитал» и при эффективном его использовании можно создать экологические и экономические устойчивые агроландшафтные системы, обеспечивающие продовольственную безопасность региона при соблюдении компенсирующих принципов природных и природно-техногенных экологических услуг.
При оценке антропогенной нагрузки учитывались две группы показателей: прямого (непосредственного) и косвенного (опосредованного) воздействия на водоемы и водотоки [24].
Косвенное, площадное, воздействие на водные объекты проявляется в виде антропогенных нагрузок на водосборе, связанных с засолением территории, хозяйственной деятельностью жителей, промышленной или сельскохозяйственной специализацией экономики. Показатели, характеризующие указанные факторы, использованы для зонирования (ранжирования) территории бассейна р. Талас по степени антропогенной нагрузки. В качестве основных (базовых) применялись: плотность населения на водосборной территории, плотность промышленного производства (объем производимой в регионе промышленной продукции в тыс. долларов, приходящейся на 1 км2) и сельскохозяйственная освоенность, включающая распаханность (%) и животноводческую нагрузку (количество условных голов КРС на 1 км2). Расчеты проводились с государственной привязкой в границах бассейна р. Талас.
Используемые показатели группировались по видам антропогенных воздействий - демографических, промышленных и сельскохозяйственных. Сельскохозяйственная нагрузка рассчитывалась как среднеарифметическое значение балльных оценок интенсивности земледельческой (распаханность) и животноводческой нагрузок. Совокупная антропогенная нагрузка определялась как среднеарифметическое значение баллов демографических, промышленных и сельскохозяйственных нагрузок, в основе, которых положена методика А.Г. Исаченко [13].
Оценка водного стресса (термин «water stress») широко используется при характеристике водно-экологических ситуаций в бассейнах рек. Водный стресс определяется отношением водозабора из водных источников к доступным возобновляемым водным ресурсам. Если это отношение менее 10 %, то водного стресса нет, если от 10 до 20 %, то существует слабая нехватка воды, если 20.. .40 % - то умеренная нехватка, превышение 40 % означает высокий уровень нехватки воды (водный стресс) [10].
146
По степени совокупной антропогенной нагрузки в пределах бассейна р. Талас выделены участки с пониженной и повышенной интенсивностью воздействия (табл. 10).
Таблица 10
Оценка антропогенной нагрузки на водосборную территорию трансграничного бассейна р. Талас
Показатель Государство Бассейн
КР РК р. Талас
Общая площадь, тыс. км2 11,43 41,27 52,70
Население, тыс. чел. 206,6 545,8 752,0
Плотность населения, чел/км2 13,08 13,22 14,27
Площадь орошаемых земель, тыс. га 115,0 63,0 178,0
Распаханность, % 11,95 1,76 3,98
Животноводство, тыс. голов 407,6 2676,6 3084,2
Животноводческая нагрузка, усл. гол/км2 35,66 64,86 58,52
Промышленная продукция, тыс. дол. 3,00 1078030,2 1078033,2
Плотность промышленного производства,
тыс. дол/км2 0,00026 36,12 20,46
Располагаемые водные ресурсы, км3 1,74 0,092 1,832
Удельная водообеспеченность на одного жи-
теля, тыс. м3/чел 8,422 0,168 2,436
Высокая антропогенная нагрузка (7 баллов) наблюдается в пределах Кыргызской Республики, где плотность населения составляет 13,08 чел/км2, плотность промышленного производства - 0,00026 дол/км2. Территория характеризуется наибольшей для рассматриваемых трансграничных бассейнов сельскохозяйственной освоенностью с уровнем распашки около 1,74 %, высоким уровнем животноводческой нагрузки -35,66 усл. гол. на 1 км2.
Повышенная антропогенная нагрузка (6 баллов) наблюдается только в пределах территории Жамбылской области Республики Казахстан. Это наиболее плотно заселенная и сельскохозяйственно освоенная часть бассейна р. Талас, где плотность населения равна 13,22 чел/км2, а промышленного производства - 36,12 тыс. дол/км2, уровень распашки -1,76 %. На данном участке невысокий уровень животноводческой нагрузки - 64,86 усл. гол/км2.
Оценка водообеспеченности, выполненная в бассейне р. Талас, показала, что в соответствии с классификацией по удельной водообеспечен-ности на одного жителя, в средние по водности годы средняя водообеспе-ченность очень низкая (2,436 тыс. м3/чел). В настоящее время удельная водообеспеченность на одного жителя РК составляет 8,422 тыс. м3/чел, на одного жителя КР - 0,168 тыс. м3/чел. Поэтому здесь стоят наиболее ост-
147
рые проблемы водообеспечения, особенно в маловодные годы, что является фактором возникновения «водных стрессов» исследуемого бассейна.
В пределах бассейна р. Талас на территории Кыргызской Республики ежегодно забирается более 0,916 км3 воды из поверхностных источников и водный стресс составляет 2,0 %, что соответствует высокой степени обеспеченности водой.
В Жамбылской области Республики Казахстан водозабор из р. Талас составляет 0,916 км3, а водный стресс - более 12 %, что характеризует слабую нехватку воды. В этом случае водный стресс оценивается как умеренный, а вода, как ресурс, рассматривается с позиции фактора, ограничивающего развитие территории.
Проблема вододеления в бассейне трансграничной р. Талас усугубляется водно-экологическими характерами объектов водоснабжения (в частности, качеством речной воды), тем самым усиливая остроту сложившейся водохозяйственной ситуации на приграничных территориях.
Сброс сточных вод осуществляется на территории Кыргызской Республики и составляет около 0,255 км3 в год. В связи с этим, качество воды р. Талас в зависимости от водности изменяется в пределах от «чистого» в верховьях, до «умерено загрязненного» и «загрязненного» в среднем течении и низовьях соответственно.
Острота водохозяйственных проблем в этом трансграничном бассейне требует принятия ряда решений на межгосударственном и государственном уровнях, направленных на регулирование отношений в сфере природопользования.
Заключение и рекомендации. Исследование потоков энергии ландшафтных систем в бассейне трансграничной р. Талас с учетом ее качества дает реальную оценку веса отдельных составляющих суммарного потока энергии «природного капитала» и определяет наличие энергетических ресурсов для оказания экологических услуг с целью создания высокоэффективных агроландшафтных систем.
Проведенные исследования показывают структуру поступающих потоков энергии, дают объективную картину соотношения различных видов энергий, и позволяют оценить уровень экспорта экологических услуг между территориями в рамках административного деления, которые могут быть использованы при комплексном обустройстве речных бассейнов.
Полученные результаты позволяют оценить реальное состояние энергетических ресурсов бассейна р. Талас как в естественном состоянии, так и под воздействием антропогенных факторов, и могут быть использованы в работах по рационализации структуры потоков энергии при сбалансированном
148
использовании природно-ресурсного потенциала региона для конструирования высокоэффективных агроландшафтных систем.
Таким образом, эффективное использование энергетических ресурсов при комплексном обустройстве бассейна р. Талас с экологической и экономической точек зрения возможно, если оно способствует поддержанию экологической, экономической и социальной устойчивости с ее структурно-функциональными особенностями потоков энергии. Поэтому дальнейшее изучение пространственно-временной динамики параметров энергетического потенциала является актуальным, как с научной, так и с практической стороны и должно способствовать регламентации антропогенного воздействия и экологических услуг с учетом естественного и стабильного состояния экосистемы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Айдаров И.П. Комплексное обустройство земель. - М.: МГПУ, 2007. - 208 с.
2. Брудастов А.Д. Осушение минеральных и болотных земель. - М.: Сельхозгиз, 1934. - 433 с.
3. Будыко М.И. Климат и жизнь. - Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 470 с.
4. Вернадский В.И. Об участии живого вещества в создании почв. Труды по биологии и геохимии почв. (Б-ка тр. Акад. В.И. Вернадского) - М.: Наука, 1992. - 415 с.
5. Виноградов Б.В. Развитие концепции опустынивания // Известия РАН, серия географическая. - 1997. - №5. - С. 95-105.
6. Волобуев В.Р. Введение в энергетику почвообразования. - М.: Наука, 1974. - 120 с.
7. Володин В.М. К вопросу о производительности почвы. // Научн. Тех. бюл. ВНИИЗиЗПЭ. - 1986. - №3. - С. 3-11.
8. Глазовская М.А. Принципы классификации природных геосистем по устойчивости к техногенезу и прогнозное ландшафтно геохимическое районирование // Устойчивость геосистем. - М.: Наука, 1983. - С. 61-78.
9. Голованов А.И., Сухарев Ю.И., Шабанов В.В. Комплексное обустройство территорий - дальнейший этап мелиорации земель // Мелиорация и водное хозяйство. - 2006. - №2. - С. 25-31.
10. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Потребление воды: экологические, экономические, социальные и политические аспекты // Институт водных проблем РАН. - М.: Наука, 2006. - 221 с.
11. Добрачев Ю.П. Теория и технология управления орошением на основе эколого-физиологических моделей: Автореф. Дис. ... докт. техн. наук /
149
Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова. - М., 1998. - 55 с.
12. Исаченко А.Г. Интенсивность функционирования и продуктивность геосистем // Известия РАН, серия географическая. - 1990. - № 5. - С. 5-17
13. Исаченко А.Г. Оптимизация природной среды. - М.: Мысль, 1980. -264 с.
14. Количественные методы в мелиорации засоленных земель // Под ред. В.М. Боровского. - Алма-Ата: Наука, 1974. - 274 с.
15. Корытный Л.М. Бассейновый подход в географии //География и природные ресурсы. - 1991. - №1. - С. 161-166.
16. Матрынов A.C., Тишков A.A. Россия на международном рынке экоси-стемных услуг // Биологические ресурсы и устойчивое развитие: Матер. Междунар. конф., Институт общих проблем биологии РАН, 29-30 октября 2001. - Пущино, 2001. - С. 60-63.
17. Мустафаев Ж.С. Методологические и экологические принципы мелиорации сельскохозяйственных земель. - Тараз, 2004. - 306 с.
18. Мустафаев Ж.С., Рябцев А. Д., Адильбектеги Г.А. Методологические основы оценки устойчивости и стабильности ландшафтов. - Тараз, 2007. - 218 с.
19. Мустафаев К.Ж. Экологические услуги в речных бассейнах. - Тараз, 2015.- 146 с.
20. Новые технологии проектирования, обоснования строительства, эксплуатации и управления мелиоративными системами / Под ред. Л.В. Кирейчевой. - М.: ВНИИА, 2010. - 240 с.
21. Полынов Б.Б. Учение о ландшафтах / Избранные труды. - М.: Изд-во АН СССР, 1956. - С. 492-511.
22. Природы моделей и модель природы / Под ред. Д.М. Гвишиани. - М.: Мысль, 1986. - 270 с.
23. Реймерс Н.Ф. Экология: теория, законы, правила, принципы и гипотезы. - М.: Россия молодая, 1994. - 367 с.
24. Стоящева Н.В., Рыбкина И.Д. Трансграничные проблемы природопользования в бассейне Иртыша // География и природные ресурсы. -2013. - №1. - С. 26-32.
25. Хафизов А.Р., Кутлияров Д.Н. Комплексное обустройство степных водосборов Республики Башкортостан. - Уфа: Изд-во БГАУ, 2009. - 96 с.
26. Odum H.T. Environmental Accounting. EMERGY and Environmental Decision Making. - N.Y.: JohnWilley&Sons. - 1996. - 370 p.
Поступила 17.05.2016
150
Техн. гылымд. докторы Ж.С. Мустафаев Техн. гылымд. докторы А.Т. Козыкеева
Н.А. Турсынбаев
КЕШЕНД1 YRttECTIPy КЕЗ1НДЕГ1 ТАЛАС ЭЗЕНШЩ ЭКОЛОГИЯЛЬЩ ЖYЙЕСШЩ ЦАЛЫПТАСУЫ ЖЭНЕ ЦЫЗМЕТ1
Тушн свздер. табигат, экология, ^ызмет керсету, багалау, экожYЙе, езен, бассейн, ландшафт, топыра^, есiмдiктер, процесс
«Казгидромет» жэне «Кыргызгидромет» мекмелертщ мэл!меттер!н жуйелеу жэне жуйелгк талдаудыц неггзгнде кешендг уйлестгру ушгн Талас взетшц экологиялъщ жуйесгшц щалыптасу жэне щызмет1н багалау мащсатында, оныц табиги-климаттыщ элеутт1г1 жэне «табиги ¡ргел1г1» аныщталган.
ZH.S Mustafayev, A.T. Kozykeeva, N.A. Tursynbaev
FORMATION AND FUNCTIONING OF THE TALAS RIVER ECOSYSTEM WITH ITS COMPLEX ARRANGEMENT
Keywords: nature, ecology, service, assessment, ecosystem, river, swimming pool, landscape, soil, plants, process
Based on the systematization and analysis of RSE «Kazgidromet» and Kyrgyzhydromet materials and to evaluate the hydrogeological regime offormation and functioning of the Talas ecosystem basin was defined natural and climatic potential and the «natural capital» for the purpose of comprehensive development of the study region.
151
