CC BY
40
10. Кудрявцева Т. П., Юдович Е. Е., Ко-нотопов Н. А. Геохимические исследования органического вещества осадков и придонных вод с помощью экспресс-методов анализа // Комплексные геохимические нефте-газопоисковые исследования субаквальных площадей. - Л.: Изд-во ВНИИГРИ Мингео СССР. - 1985. - С.52-62.
11. Галимов Э. М., Кодина Л. А. Исследования органического вещества и газов в осадочных толщах дна Мирового океана. - М.: Наука, 1982. - 228 с.
Материал поступил в редакцию 25.05.2015. Афонина Татьяна Евгеньевна, доктор географических наук, профессор кафедры землеустройства, кадастров и сельскохозяйственной мелиорации E-mail: [email protected] Белопухов Сергей Леонидович, доктор
сельскохозяйственных наук,профессор,за-ведующий кафедрой физической и органической химии E-mail: [email protected] Гребенщиков Виктор Юрьевич, кандидат биологических наук, доцент кафедры землеустройства, кадастров и сельскохозяйственной мелиорации E-mail: [email protected] Пузырева Анна Юрьевна, кандидат сельскохозяйственных наук, ассистент кафедры землеустройства, кадастров и сельскохозяйственной мелиорации E-mail: [email protected] Оширова Мария Артемоновна, ассистент кафедры землеустройства, кадастров и сельскохозяйственной мелиорации E-mail: [email protected]
УДК 502/504 : 631.671.43
Н. Н. ХОЖАНОВ, Н. Б. ИЗБАСОВ, С. Т. ДУЙСЕНБАЕВА
Таразский государственный университет имени М. Х. Дулати, г. Тараз, Казахстан
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПРИРОДНОЙ СИСТЕМЫ ПРИАРАЛЬЯ
В статье приведены материалы исследования по установлению связи между суммарным испарением и осадками в условиях природной системы Казахстана. Общеизвестны, что биологическая продуктивность агрофитоценоза зависит от обеспеченности тепловыми ресурсами, а эффект может быть реализован лишь в том случаи, если почва обеспечена достаточным количеством почвенной влаги. При этом показателем обеспеченности территории ресурсами тепла,кроме суммы эффективных и активных температур является и испаряемость. Многолетние исследования в различных почвенно-климатических зонах показывают, что при разработке биоклиматического метода определения суммарного водопотребления различных культур задача сводится кпоиске универсальных эмпирических зависимостей для расчета испаряемости, а к установлению и обоснованию коэффициентов, учитывающих биологическую роль растения в расходовании воды сельскохозяйственным полем в конкретных гидротермических условиях. В методике и расчетных моделях нормирования орошения на основе биоклиматического метода в качестве расчетной зависимости для определения испаряемости используется модифицированная формула Н. Н. Иванова. Предлагаемая формула определения суммарной испаряемости имеет упрощенный вид: Ес = 100 О/ц.
Коэффициент природного увлажнения , прогнозирование, циклы изменения климата, урожайность, морковь, метеорологические данные.
The article presents materials of a study on establishment of the connection between the total evaporation and precipitation under the conditions of the natural system of Kazakhstan. It is well-known that the biological productivity of agrophytocenosis depends on the availability of thermal resources,and the effect can be realized only if the soil is provided with a sufficient amount of soil moisture. Indices of the availability of heat resources on the territory except the sum of effective and active temperatures are evaporation. Long-term studies in different soil-climatic zones show that when developing a bioclimatic method of determination of the total water consumption of different crops the task is a search of universal empirical dependences for calculation of evaporation, and to the identification and justification of the factors taking into account the biological role of plants in water use in the agricultural field in particular hydrothermal conditions. In the methodology and computational models of irrigation rationing on the basis of the bioclimatic method as the calculated dependence for determination of evaporation there is used a modified formula of N. N. Ivanov. The proposed formula for determining the total evaporation has a simplified the form: Ес = 100 О/ц.
Desertification, land reclamation, sustainability, criteria, productivity, evaporation, preci pitation.
В Казахстане сохраняется сложная экологическая ситуация, продолжается процесс утраты природных ресурсов. В настоящее время 66 % территории Казахстана подвержено опустыниванию. Аральское море, являвшееся в свое время четвертым по величине озером планеты, сегодня сократилось вдвое. Под такой же угрозой находится озеро Балхаш. Согласно научным исследованиям, ежегодно в атмосферу выбрасывается 12,2 тонны углекислого газа на душу населения. При этом лесные массивы составляют всего 4 % территории Казахстана. Данные наталкивают на мысль о назревшей необходимости перевода теоретических обоснований Стратегии устойчивого развития, нацеленной на равновесие модели производства и потребления, в практическую плоскость. Вопрос заключается в том, как снизить воздействие антропогенного фактора на природную среду, сохранив при этом тенденцию экономического роста и улучшения качество жизни человека.
Основными механизмами формирования устойчивости природной системы к антропогенному воздействию являются, как уже отмечалось, влияние системы более высокого иерархического уровня и экологическая инерционность природных систем. Экологическая инерционность -это способность природной системы замедлять проявление негативных последствий антропогенного воздействия.
Впервые влияние атмосферных осадков и испаряемости на почвообразовании отметил В. В. Докучаев. Г. Н. Высоцкий по соотношению осадков и испаряемости выделил четыре типа водного режима почв [1]. В дальнейшем для оценки обеспеченности территории гидротермическими ресурсами было предложено использовать коэффициент увлажнения Ку, который рассчитывается по месячным и годовым значениям атмосферных осадков и испаряемости.
Согласно исследованиям В. Р. Воло-буева большая часть солнечной энергии, поступающей на поверхность почвы, расходуется на испарение почвенной влаги, а несоизмеримая малая доля - на биологические процессы и почвообразование [2, 3]. Только при достаточном количестве тепла почвенная влага становится доступной для растений и определяет продук-
5' 2015
тивность агрофитоценоза.
В настоящее время в природно-сельскохозяйственном районировании земельных фондов широко используется понятие продуктивности климата. При этом под сельскохозяйственной продуктивностью климата понимают комплексную характеристику метеорологических факторов, положительно влияющих на рост и развитие растений, представляющих собой агроклиматические ресурсы природной системы [4].
Климатическая оценка продуктивности природной системы Казахстана определена на основе показателей, характеризующихся степенью обеспеченности ресурсами природной среды: коэффициент увлажнения (Ку = Ос/Ео), гидротермический коэффициент, биолого-климатическая продуктивность, показатель увлажнения и индекс сухости [5]. Так, по физико-географической условий Казахстана Ку для пустынной зоны колеблются в пределах 0,1...0,2, полупустыни - 0,2...0,3, степи - 0,3...0,5, горной степи и леса - >0,5.
С точки зрения сущности процессов более правильно было бы назвать зависимость эвапотранспирации не от урожаев, а от продуктивности биомассы растений как продукт фотосинтеза. Но с практической точки зрения под понятием «урожай» мы подразумеваем только товарный урожай, который учитывается и имеет товарную стоимость.
Этому вопросу посвящались исследования многих ученых разных стран. Так, А. М. Алпатьев пишет «...нельзя отрывать потребность в воде фитоценоза от его продуктивности, от уровня урожайности» [6]. Он выявил два направления в трактовке потребности в воде фитоценозов. Сторонники первого направления (Л. А. Разумова, С. Б. Мастинская, А. С. Кон-торщикова, Д. И. Шашко, В. В. Колчаков и др.) отмечают пропорциональность увеличения водопотребления по мере роста урожаев. Сторонники второго направления, отмечая справедливость первой точки зрения, считают, что эта зависимость сохраняется до тех пор, пока имеются неиспользованные энергетические ресурсы, после чего дальнейшее повышение не сопровождается ростом потребления воды. Сторонниками второго направления А. М. Алпатьев считал всех, кто пользуется
19б)
биофизическими методами расчетов потребности в воде фитоценозов, включая себя, А. Н. Костякова, И. А. Шарова, А. А. Скворцова и др.
Для экологической оценки устойчивости природных систем Н. И. Парфеновой и Н. М. Решеткиной введено понятие коэффициента экологической устойчивости (КЭУ) и А. К. Заурбековым параметр экологической благополучность региона (ЭБР) [7]. Если, коэффициент КЭУ принимается равным отношению плошади с негативными явлениями (^н) к общей сельскохозяйственных угодий региона или агроландшафта(^о), который выражается в долях единицы, то ЭБР определяют как отношение приведенного на одного работника национального дохода в контрольном регионе к фактическому национальному доходу в загрязненном районе и он изменяется от 1,0 до 10,0.
Общеизвестно, что количество влаги в почвенном покрове определяется не только количеством выпадающих атмосферных осадков, но и их расходованием
на сток и испарение. Главным фактором испарения при наличии влаги служит солнечная энергия, а также в определенной степени дефицит влажности и температура воздуха. Поэтому количественные характеристики влагообеспеченности естественных систем наряду с атмосферными осадками формируются и определяются количеством тепла, достигающего дневной поверхности. Другими словами, количественные характеристики влагоо-беспеченности должны рассматриваться как результат процесса тепло и влагооб-мена в целом [4].
Однако суммарная испаряемость (Ео) с показателями осадков (Ос) коррелируются прямолинейной зависимостью. При этом коэффициент пропорциональности колеблется в пределах ц = 10...50 %, для южной - 10 % и северной зоны - 50 % (таблица) и выражается уравнением следующего вида: 100 • О„
Е =
ц
Зависимость суммарного испарения от осадков, мм
Таблица1
О ,мм с' Коэффициент пропорциональности ц
10 15 20 25 30 35 40 45 50
10 100 66,6 50 40 33,3 28,5 25 22,2 20
20 200 131,3 100 80 66,6 57 50 44,4 40
30 300 200 150 120 99,9 85,5 75 66,6 60
40 400 266,6 200 160 133,2 104 100 88,8 80
50 500 333,3 250 200 166,5 132,5 125 111 100
60 600 400 300 240 199,8 161,0 150 133,2 120
70 700 466,6 350 280 233,1 189,5 200 155,4 140
80 800 533,3 400 320 266,4 218 250 177,6 160
90 900 600 450 360 299,7 246,5 300 199,8 180
100 1000 666,6 500 400 333,0 274,0 350,0 222 200
110 1100 733,3 550 440 366,3 302,5 400 244,2 220
120 1200 800 600 480 399,6 331 450 266,4 240
130 1300 866,6 650 520 432,9 359,5 500 288,6 260
140 1400 933,3 700 560 466,2 388 550 310,8 280
150 1500 1000 750 600 499,5 416,5 600 333 300
160 1600 1066,6 800 640 532,8 445 650 355,2 320
170 1700 1133,3 850 680 566,1 473,5 700 377,4 340
180 1800 1200 900 720 599,4 502 750 399,6 360
190 1900 1266,6 950 760 632,7 530,5 800 421,8 380
200 2000 1333,3 1000 800 666,0 559,0 850 444 400
210 2100 1399,9 1050 840 699,3 587,5 900 466,2 420
220 2200 1466,5 1100 880 732,6 616 950 488,4 440
230 2300 1533,1 1150 920 765,9 644,5 1000 510,6 460
240 2400 1599,7 1200 960 799,2 673 1050 532,8 480
250 2500 1666,3 1250 1000 832,5 701,5 1100 555 500
260 2600 1732,9 1300 1040 865,8 730 1150 577 520
270 2700 1799,5 1350 1080 899,1 758,5 1200 599,4 540
280 2800 1866,1 1400 1120 932,4 787 1250 621,6 560
290 2900 1932,7 1450 1160 965,7 815,5 1300 643,8 580
300 3000 1999,3 1500 1200 999,0 844,0 1350 666 600
Из данных таблицы следует, что имеет строго 40 мм ступенчатость, а, до коэффициента пропорциональности, начиная с пропорциональности, равной равного 35, прямолинейность осадков 40, она увеличивается до 170 мм. Отсюда
видно, что на территории Казахстана связь между испаряемостью и осадками характеризутся тенденцией увеличения испаряемости для южной зоны в интервале 6,6...10,0, для центральной зоны - 3,3...5,0 и для северной зоны -2,2...2,8 раза. Так, например по данным метеостанции Есиль Акмолинской области, за многолетний период количество осадков составляло 386 мм, а испаряемость - 884 мм (в 2,2 раза испаряемость превышает осадки, для центральной зоны она составила 3,9 и для южной зоны соответственно 6,1 раза).
Заключение Таким образом, совершенствованием методологических аспектов оценки продуктивности природных систем, можно гораздо точнее установить фактическое суммарное водопотребление для конкретной зоны и оптимизировать водно-воздушный режим зоны аэрации почвогрунта.
1. Высоцкий Г. Н. Степи Европейской России // Полная энциклопедия русского сельского хозяйства. - М.: 1905. - Т.9. -С. 356-379.
2. Волобуев В. Р. Соотношение между тепловым режимом почвы и климатом приземного слоя воздуха // Почвоведение. - 1983. -№ 2. - С. 52-53.
3. Оценка продуктивности агроценозов с использованием энергетических критериев / Волобуев В. Р. [и др.] // Почвоведение. - 1982.- № 7. - С. 83-85
4. Будыко М. М. Глобальная экология. - М.: Мысль, 1977. - 327 с.
5. Мустафаев Ж. С., Рябцев А. Д., Адилбектеги Г. А. Методологические основы оценки устойчивости и стабильности ландшафтов. - Казахстан.: Тараз, 2007. - 216 с.
6. Алпатьев А. М. Влагообороты в природе и их преобразования. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969.
7. Парфенова Н. И., Решеткина Н. М. Экологические принципы регулирования гидрогеохимического режима орошаемых земель.- СПб.: Гидрометеоиздат, 1995. -360 с.
Материал поступил в редакцию 16.06.2014. Хожанов Ниетбай Нуржанович, доцент, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Тел. 8(7262)51-60-71
Избасов Нурбай Болатович, доцент, кандидат технических наук E-mail: [email protected] Дуйсенбаева Сауле Токтасыновна,
доцент, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Тел. 8(7262)52-48-19
