CC BY
24
Онлайн-доступ к журналу: http://izvestiabio.isu.ru/ru/index.html
Серия «Биология. Экология»
2018. Т. 23. С. 78-86
Иркутского государственного университета
И З В Е С Т И Я
УДК 631.413.3:631.474:556.3
DOI https://doi.org/10.26516/2073-3372.2018.23.78
Основные принципы и положения составления эколого-мелиоративного районирования почвенного покрова Предбайкалья
А. А. Сугаченко, О. Г. Лопатовская
Иркутский государственный университет, Иркутск E-mail: asugachenko@yandex.ru
Аннотация. Статья посвящена изучению эколого-мелиоративного потенциала Предбайкалья. Разработаны принципы, положения и методы выполнения эколого-мелиоративного районирования почвенного покрова, осуществляемого на предпроектной стадии планирования мелиоративных мероприятий на основе анализа климатических, геоморфологических, литоло-гических, гидрогеологических и почвенно-мелиоративных характеристик. Предложена методика построения схематических карт эколого-мелиоративного районирования, с использованием которой выполнена схематическая карта эколого-мелиоративного районирования почвенного покрова Предбайкалья. Система таксономических единиц районирования включает зону, область, район и почвенный эколого-мелиоративный комплекс. В пределах Предбайкалья выделены 4 зоны: I - зона орошения; II - зона орошения, осушения и химических мелио-раций; III - зона очагового осушения/орошения и тепловых мелиораций; IV - зона очагового сельскохозяйственного освоения. В качестве эколого-мелиоративных районов предложены: земли, нуждающиеся в осушении; земли, пригодные для выборочного орошения влаголюбивых культур в засушливые периоды вегетации; земли, пригодные для выборочного орошения на фоне комплекса агротехнических и культуртехнических мероприятий с внесением орга-но-минеральных удобрений; земли, нуждающиеся в орошении; земли, нуждающиеся в химической мелиорации; засолённые земли; земли, не подлежащие сельскохозяйственному освоению. Представлена характеристика эколого-мелиоративных зон Предбайкалья.
Ключевые слова: почва, мелиорация, эколого-мелиоративное районирование, Предбайкалье.
Для цитирования: Сугаченко А. А., Лопатовская О. Г. Основные принципы и положения составления эколого-мелиоративного районирования почвенного покрова Предбайкалья // Известия Иркутского государственного университета. Серия Биология. Экология. 2018. Т. 23. С. 78-86. https://doi.org/10.26516/2073-3372.2018.23.78
Проблема эффективного использования почв, увеличения объёмов сельскохозяйственного производства и получения высококачественной продукции является одной из наиболее актуальных задач современного сельского хозяйства России. Её решение возможно при применении мелиоративных мероприятий, основанных на системных знаниях о природных условиях региона [Зайдельман, 2008].
Одним из методов эколого-мелиоративной оценки территории является эколого-мелиоративное районирование (ЭМР), построенное на системном подходе к пространственной дифференциации территории и разрабатывае-
Введение
мое на предпроектной стадии мелиоративных мероприятий [Угланов, 1991; Лопатовская, Михайличенко, 2002; Булгаков, Рожков, Карманов, 2014; Уру-севская, Алябина, Шоба, 2015]. ЭМР объединяет информацию о специфике почвенного покрова, метод позволяет формулировать рекомендации по рациональному размещению экологически безопасных мелиораций и прогнозы негативных мелиоративных процессов, являясь, таким образом, научной базой рационального использования земельных ресурсов, повышения плодородия почв и сохранения почвенного покрова.
Цель настоящего исследования заключается в разработке ЭМР почвенного покрова Предбайкалья, которое позволяет дифференцированно подходить к назначению экологически безопасных мелиоративных мероприятий и наиболее полно реализовать природный потенциал почв территории.
Материалы и методы
ЭМР проводится с целью выявления потенциального мелиоративного фонда с определением необходимого мелиоративного воздействия и оценкой мелиорируемых земель. В основе разработки районирования лежит комплексная оценка природных факторов (тепло- и влагообеспеченность, литологический состав, естественная дренированность, характер, распространение и глубина залегания уровня грунтовых вод, засоление почв, ландшафтные и мерзлотные особенности, карстовые процессы, почвенный покров и его использование в сельскохозяйственном производстве).
ЭМР почвенного покрова Предбайкалья основано на материалах, предложенных исследователями не только Восточно-Сибирского региона, но и других территорий [Панин, Мелеск, Угланов, 1977; Эколого-мелиоративный потенциал... , 1999; Лопатовская, Михайличенко, 2002; Новикова, Конюш-кова, 2008; Сугаченко, Лопатовская, Сороковой, 2012; Урусевская, Алябина, Шоба, 2015].
В основу составления схематической карты ЭМР нами положены следующие принципы: генетический, системный, принцип причинности и экологический [Угланов, 1991; Никифорова, 2008].
Генетический принцип при выделении регионов любого ранга означает деление территории на участки, тождественные или близкие по происхождению и условиям развития, на основе анализа комплекса природных условий. Системный принцип позволяет рассматривать мелиорируемую толщу как систему взаимосвязанных элементов (почва - породы зоны аэрации -грунтовая вода). Принцип причинности предполагает выявление существующих взаимосвязей и закономерностей природных условий для решения мелиоративных задач. Экологический принцип заключается в признании приоритета природных условий.
Методы ЭМР: метод комплексного анализа, сравнительно-географический, ландшафтно-геохимический методы, метод наложения карт основных компонентов ландшафтов.
Эколого-мелиоративное районирование осуществляется поэтапно (рис. 1). На первом этапе происходит сбор и систематизация имеющихся материалов, анализ их полноты и качества.
Рис. 1. Блок-схема методики построения ЭМР
На основе факторов учёта выполняется дифференциация территории по природно-мелиоративным условиям с выделением основных таксономических единиц районирования. Система таксономических единиц ЭМР включает зону, область и район. Эколого-мелиоративная зона характеризуется определённым соотношением тепла и влаги, которое обусловливает приоритетные направления мелиоративного воздействия, и ведущими направлениями сельскохозяйственного использования. В основе выделения почвенных эколого-мелиоративных зон лежат различия в гидротермических показателях (сумма Т > 10 °С, сумма осадков за год, сумма осадков за тёплый период, коэффициент увлажнения, продолжительность безморозного периода). Эколого-мелиоративная область - территория, характеризующаяся орографическими структурами, определяющими строение мелиорируемой толщи [Угланов, 1991]. Эколого-мелиоративный район соответствует мелиоративной категории и представляет собой целостную территорию, в состав которой входят почвы однотипных ландшафтов, близких между собой по возможности сельскохозяйственного использования и мелиоративного освоения.
При составлении ЭМР Предбайкалья использована ГИС-среда MapInfo Professional v. 8.5. Применение ГИС-технологий повышает объективность результатов, открывает возможности для обновления данных и осуществления мониторинга.
Результаты и обсуждение
В пределах территории Предбайкалья нами выделены четыре эколого-мелиоративные зоны, а также входящие в их состав области (рис. 2). В качестве эколого-мелиоративных районов предложены: земли, нуждающиеся в осушении, - переувлажнённые почвы зоны избыточного увлажнения; земли, пригодные для выборочного орошения влаголюбивых культур в засушливые периоды вегетации, - почвы зоны неустойчивого увлажнения с коэффициентом увлажнения выше 0,6; земли, пригодные для выборочного орошения на фоне комплекса агротехнических и культуртехнических мероприятий с внесением органо-минеральных удобрений, - почвы зоны неустойчивого и оптимального увлажнения (коэффициент увлажнения 0,8-2,0), обладающие низкими агропроизводственными показателями; земли, нуждающиеся в орошении, - почвы, пригодные для орошения зоны постоянного недостаточного увлажнения с коэффициентом увлажнения ниже 0,6; земли, нуждающиеся в химической мелиорации, - почвы, требующие улучшения химических и физических свойств; засолённые земли - почвы разного генезиса и свойств, объединённые наличием в профиле легкорастворимых солей в количестве, ухудшающем плодородие почв и отрицательно влияющем на рост и развитие большинства растений; земли, не подлежащие сельскохозяйственному освоению, - лесные земли, парковые леса, поймы малых рек, горные территории, природоохранные зоны.
В зоне орошения (I) распространены локальные лесостепи и горные степи в окружении горно-лесных ландшафтов. Подстилающие породы - отложения архея и протерозоя. Четвертичные отложения песчаного, супесчаного, суглинистого гранулометрического состава. Уровень грунтовых вод (УГВ) 5-10 м. Воды гидрокарбонатного состава, с минерализацией 0,1-1,6 г/л. Естественная дренированность (ЕД) слабая (0,2-1,0). Почвенный покров представлен преимущественно горными каштановыми почвами. В составе зоны выделены следующие районы: земли, пригодные к орошению; земли, нуждающиеся в осушении; земли, не подлежащие сельскохозяйственному освоению. Орошаемые земли целесообразно использовать под культурные сенокосы и пастбища, осушенные - под пашню и сенокосы. Учитывая общее животноводческое направление сельского хозяйства зоны, бедность и маломощность почв, рационально использовать земельные угодья под сеяные травы и как пастбище.
Зона орошения, осушения и химических мелиораций (II) характеризуется недостаточным и неустойчивым увлажнением, ограниченной и оптимальной теплообеспеченностью, преобладанием лесостепных ландшафтов в сочетании со степными. Иркутско-Черемховская равнина (II-1) характеризуется сглаженным, слабохолмистым рельефом.
^Нижнеудинск
Условные обозначения
Границы
- зон
— -- - - областей
Рис. 2. Схематическая карта эколого-мелиоративного районирования почвенного покрова Предбайкалья
I - зона орошения. Область: 1-1 Приольхонье и о. Ольхон; II - зона орошения, осушения и химических мелиораций. Области: 11-1 Иркутско-Черемховская равнина; II-2 Канско-Тайшетская равнина; III - зона очагового осушения/орошения и тепловых мелиораций. Области: Ш-1 Предбайкальская впадина; Ш-2 Лено-Ангарское плато; Ш-3 Ангарский кряж; IV - зона очагового сельскохозяйственного освоения. Области: IV-1 Предгорье Восточных Саян; 1У-2 Прибайкальская горная система.
Районы: - земли, нуждающиеся в орошении; - земли, пригодные для
выборочного орошения влаголюбивых культур в засушливые периоды вегетации;
- земли, пригодные для выборочного орошения на фоне комплекса агротехнических и культуртехнических мероприятий с внесением органо-минеральных удобрений;
- земли, нуждающиеся в осушении; - земли, не подлежащие сельскохозяйственному освоению; - земли, нуждающиеся в химических мелиорациях; -засолённые земли
Породы зоны аэрации сложены разнообразными по возрасту (кембрийские, юрские и четвертичные) и литологическому составу (пески, супеси, суглинки, глины) отложениями. УГВ 5-10 м и более, минерализация менее 1,1-3 г/л. Воды преимущественно гидрокарбонатные, хлоридные, гидрокар-бонатно-хлоридные, гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатные. ЕД слабая и средняя (0,1-3,0). В почвенном покрове распространены дерновокарбонат-ные, тёмно-серые и серые лесные, чернозёмные, лугово-чернозёмные и болотные почвы. Канско-Тайшетская равнина (II-2) представляет собой плоские участки плато с волнистыми междуречьями, слабо расчленённые редкими долинами. В строении мелиорируемой толщи принимают участие породы ордовика и четвертичные отложения. Грунтовые воды залегают на глубине 5-10 м и более. Воды в основном гидрокарбонатного состава, с невысокой минерализацией. Значения ЕД - 2-3, 3-10. На равнине развиваются преимущественно подзолистые, дерново-подзолистые, дерновые лесные, луговые и болотные почвы. Большая часть земель зоны нуждаются в орошении (тёмно-серые и серые лесные, чернозёмные, дерново-карбонатные почвы). Дополнительно рекомендуется внесение органо-минеральных удобрений, проведение агротехнических и культуртехнических мероприятий. Сложный рельеф, геологическое строение и мерзлотные условия способствуют распространению значительных площадей переувлажнённых земель и болот. На таких территориях основным видом мелиорации является осушение. Нередко мелиоративные мероприятия дополняют друг друга и назначаются в комплексе с различными агротехническими приёмами.
Зона очагового осушения/орошения и тепловых мелиораций (III). Предбайкальская впадина (III-1) характеризуется грядово-ложбинным рельефом. В геологическом строении принимают участие породы кембрийского и четвертичного возраста. УГВ от 5 м и более. Минерализация вод невысокая. Химический состав гидрокарбонатно-кальциевый. Территория преимущественно средне- и хорошо дренированная. Почвы: дерново-подзолистые, дерново-карбонатные, тёмно-серые и серые лесные, чернозёмные, луговые, болотные и аллювиальные. Лено-Ангарское плато (III-2) характеризуется
значительной расчленённостью долинами рек Ленского и Ангарского бассейнов. Многолетняя мерзлота носит островной, редкоостровной или спорадический характер. Подстилающие отложения различны по возрасту (кембрийские, ордовикские, четвертичные породы). Формирующиеся над ними подземные воды залегают на глубине 5-15 м, различного состава с минерализацией от 0,1 до 1,0 г/л. Преобладают дерново-карбонатные почвы, меньшее развитие получили дерново-подзолистые, тёмно-серые лесные, чернозёмные, болотные и аллювиальные. На большей части плато ЕД средняя (2-3) или хорошая (3-5). Ангарский кряж (Ш-3) представляет собой систему гряд, плато, массивов, сложенных траппами, и понижений, выполненных осадочными породами. Многолетнемёрзлые породы встречаются спорадически. Грунтовые воды пресного состава залегают на глубине более 5-10 м. Минерализация до 1 г/л. Показатели ЕД - 1-3. Почвы дерново-подзолистые, дерново-карбонатные, тёмно-серые и серые лесные, луговые, лугово-болотные и болотные. Природно-мелиоративные условия зоны предполагают применение таких мелиораций, как очаговое осушение и орошение, культуртехнические мероприятия. Формирование многолетне- или сезонно-мёрзлых пород обусловливает потребность в тепловых мелиорациях (снегозадержание, фитомелиорации, утеплительные поливы при орошении и др.).
Зона очагового сельскохозяйственного освоения (IV) включает предгорье Восточного Саяна и Прибайкальскую горную систему. Сельское хозяйство зоны ориентировано на животноводство, земледелие развито в меньшей степени. Расширение сельхозпроизводства лимитируется орографическими особенностями местности. Основные направления мелиораций -осушение на заболоченных и пойменных почвах и проведение культуртех-нических мероприятий.
Заключение
ЭМР, осуществляемое по предложенной схеме на предпроектной стадии планирования мелиоративных мероприятий, существенно способствует разделению территорий по мелиоративным условиям.
Комплексный анализ эколого-мелиоративных условий Предбайкалья при составлении ЭМР позволяет получить информацию для разработки рекомендаций по целесообразности мелиораций, повышению плодородия почв, а также обоснование для разработки системы мероприятий по охране почв. Использование ЭМР даёт возможность избежать отрицательных экологических последствий при проведении мелиоративных мероприятий.
В результате выполнения ЭМР раскрыты новые возможности изучения эколого-мелиоративных условий региона с помощью ГИС-технологий, позволяющих повысить объективность результатов и открывающих возможности для обновления данных и осуществления мониторинга.
Список литературы
Булгаков Д. С., Рожков В. А., Карманов И. И. Почвенно-агромелиоративное районирование как информационная основа инвентаризации почвенного покрова пахотных земель России // Бюл. Почв. ин-та им. В. В. Докучаева. 2014. № 76. С. 3-32.
Зайдельман Ф. Р. Методы эколого-мелиоративных изысканий и исследований почв. М. : Колос, 2008. 486 с.
Лопатовская О. Г., Михайличенко В. Н. Почвенные эколого-мелиоративные комплексы Черемховского Приангарья. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2002. 94 с.
Никифорова А. А. Принципы и опыт составления «Агроэкологической почвенно-мелиоративной карты Нечерноземной зоны Европейской России» масштаба 1:1 500 000 : автореф. дис. ... канд. биол. наук. М. : Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносов, 2008. 24 с.
Новикова А. Ф., Конюшкова М. В. Почвенно-агроэкологическое районирование Волгоградской области и основные направления комплексных мелиораций // Аридные экосистемы. 2008. Т. 14, № 35-36. С. 34-46.
Панин П. С., Мелеск Х. Х., Угланов И. Н. Почвенно-мелиоративные особенности северо-востока земледельческого пояса Западной Сибири // Проблемы Сибирского почвоведения. Новосибирск, 1977. С. 142-158.
Сугаченко А. А., Лопатовская О. Г., Сороковой А. А. Почва как объект эколого-мелиоративного районирования // Вестн. Бурят. гос. с.-х. акад. им. В. Р. Филиппова. 2012. № 3. С. 35-40.
Угланов И. Н. Мелиорация почв. Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 1991. 126 с. Урусевская И. С., Алябина И. О., Шоба С. А. Почвенно-географическое районирование как научное направление и основа рационального землепользования // Почвоведение. 2015. № 9. С. 1020.
Эколого-мелиоративный потенциал почвенного покрова Западной Сибири / Т. Н. Елизарова, В. А. Казанцев, Л. А. Магаева, М. Т. Устинов. Новосибирск : Наука, 1999. 240 с.
Basic Principles and Provisions of the Composition of Ecological-Meliorative Zoning of a Soil Cover of Cisbaikalia
А. А. Sugachenko, O. G. Lopatovskaya
Irkutsk State University, Irkutsk
Abstract. The article is devoted to the study of ecological-meliorative potential of Cisbaikalia. The principles, regulations and methods of implementation of ecological-meliorative zoning of the soil cover, carried out at the preliminary stage of planning of reclamation activities are developed. The scheme of constructing a schematic map of ecological-meliorative zoning is proposed. The system of taxonomic units of zoning includes zone, region, district and soil reclamation complex. Within the Cisbaikalia there are 4 zones: I - the irrigation zone. II - zone of irrigation, drainage and chemical reclamation; III - zone of focal drainage / irrigation and thermal melioration; IV - zone of focal agricultural development. As environmental-meliorative areas proposed: land in need of drainage; land suitable for selective irrigation of moisture-loving crops in dry periods of vegetation; land suitable for selective irrigation against the backdrop of a complex of agrotechnical and cultural measures with the introduction of organo-mineral fertilizers; land in need of irrigation; land in need of chemical melioration; saline land; land that is not subject to agricultural development. Main characteristics of the ecological zones of the CIS-Baikal region are presented.
Keywords: soil, melioration, improvement of ecological-meliorative zoning, Cisbaikalia.
For citation: Sugachenko А.А., Lopatovskaya O.G. Basic Principles and Provisions of the Composition of Ecological-Meliorative Zoning of a Soil Cover of Cisbaikalia. The Bulletin of Irkutsk State University. Series Biology. Ecology, 2018, vol. 23, pp. 78-86. DOI: https://doi.org/10.26516/ 2073-3372.2018.23.78 (in Russian)
References
Bulgakov D.S., Rozhkov V.A., Karmanov I.I. Pochvenno-agromeliorativnoe raionirovanie kak informatsionnaya osnova inventarizatsii pochvennogo pokrova pakhotnykh zemel Rossii [Soil-
Reclamation Zoning as an Information-Based Inventory of the Soil Cover of Arable Soils in Russia]. Dokuchaev Soil Bull, 2014, no. № 76, pp. 3-32. (in Russian).
Zaidelman F.R. Metody ekologo-meliorativnykh izyskanii i issledovanii pochv [Methods of Ecological-Meliorative Research and Study of Soils]. Moscow, Kolos Publ., 2008, 486 p. (in Russian).
Lopatovskaya O.G., Mikhailichenko V.N. Pochvennye ekologo-meliorativnye kompleksy Cheremkhovskogo Priangar'ya [Soil Ecological-Meliorative Complexes of the Angara River Area within Tcheremkhovsky District]. Novosibirsk, SB RAS Publ., 2002, 94 p. (in Russian).
Nikiforova A.A. Printsipy i opyt sostavleniya «Agroekologicheskoi pochvenno-meliorativnoi karty Nechernozemnoi zony Evropeiskoi Rossii» masshtaba 1:1 500 000 [Principles and Experiences of Drawing up "Agroecological Soil-Reclamation Map of non-Chernozem Zone of European Russia", scale 1:1 500 000 : Candidate in Biology dissertation abstract]. Moscow St. Univ. Publ., 2008, 24 p. (in Russian)
Novikova A.F., Konyushkova M.V. Pochvenno-agroekologicheskoe raionirovanie Vol-gogradskoi oblasti i osnovnye napravleniya kompleksnykh melioratsii [Soil and Agroecological Zoning of the Volgograd Region and the Main Directions of Complex Land Reclamation]. Arid Ecosyst., 2008, vol. 14, no. 35-36. pp. 34-46. (in Russian)
Panin P.S., Melesk Kh.Kh., Uglanov I.N. Pochvenno-meliorativnye osobennosti severo-vostoka zemledel'cheskogo poyasa Zapadnoi Sibiri [Soil-Reclamation Characteristics of the NorthEast Agricultural Zone of Western Siberia]. Problemy Sibirskogo pochvovedeniya [Problems of the Siberian Soil Science]. Novosibirsk, 1977, pp. 142-158. (in Russian).
Sugachenko A.A., Lopatovskaya O.G., Sorokovoi A.A. Pochva kak ob"ekt ekologo-meliorativnogo raionirovaniya [Soil as an Object of Ecological-Meliorative Zoning]. Bull. Buryat St. Agricult. Akad., 2012, no. 3, pp. 35-40. (in Russian)
Uglanov I.N. Melioratsiya pochv [Melioration of Soils]. Irkutsk St. Univ. Publ, 1991. 126 p. (in Russian).
Urusevskaya I.S., Alyabina I.O., Shoba S.A. Pochvenno-geograficheskoe raionirovanie kak nauchnoe napravlenie i osnova ratsionalnogo zemlepolzovaniya [Soil-Geographical Zoning as a Scientific Direction and Basis of Rational Land Use]. Soil science, 2015, no. 9, pp. 1020. (in Russian)
Elizarova T.N., Kazantsev V.A., Magaeva L.A., Ustinov M.T. Ekologo-meliorativnyi potent-sial pochvennogo pokrova Zapadnoi Sibiri [Ecological-Meliorative Potential of the Soil Cover in Western Siberia]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1999, 240 p. (in Russian).
Сугаченко Анна Александровна кандидат биологических наук Иркутский государственный университет Россия, 664003, Иркутск, ул. К. Маркса, 1 тел.: 8 (3952) 24-18-70 e-mail: asugachenko@yandex.ru
Лопатовская Ольга Геннадьевна кандидат биологических наук, доцент Иркутский государственный университет Россия, 664003, Иркутск, ул. К. Маркса, 1 тел.: 8 (3952) 24-18-70 e-mail: lopatovs@gmail.com
Sugachenko Anna Aleksandrovna
Candidate of Sciences (Biology)
Irkutsk State University
1, K. Marx st., Irkutsk, 664003,
Russian Federation
tel.: 8 (3952) 24-18-70
e-mail: asugachenko@yandex.ru
Lopatovskaya Olga Gennadyevna Candidate of Sciences (Biology), Associate Professor Irkutsk State University 1, K. Marx st., Irkutsk, 664003, Russian Federation tel.: 8 (3952) 24-18-70 e-mail: lopatovs@gmail.com
Дата поступления: 17.11.2017 Received: 17.11.2017
