CC BY
61
УДК 581.562
ОЦЕНКА ЗАВИСИМОСТИ ПРОДУКТИВНОСТИ ЕСТЕСТВЕННЫХ СЕНОКОСОВ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ ОТ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ И МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В 1970-1999 ГГ.
© 2002 А.Н. Бармин1, В.Б. Голуб2
1 Астраханский государственный педагогический университет 2 Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти
Рассмотрена зависимость продуктивности естественных сенокосов Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волги на территории Астраханской области от метеорологических и гидрологических факторов. Было установлено достоверное влияние на урожайность сенокосов режима половодий, которые в настоящее время искусственно регулируются. Наиболее важными параметрами, влияющими на урожайность естественных сенокосов, являются максимальный расход и общий объем попуска воды в нижний бьеф Волгоградского гидроузла. Определены оптимальные значения этих параметров.
Введение
По данным экспликации земель площадь естественных сенокосов в Астраханской области около 420 тыс. га. На этих угодьях заготавливается основная масса грубых кормов для сельскохозяйственных животных области. Все природные сенокосные угодья Астраханской области находятся в долине Нижней Волги: в Волго-Ахтубинской пойме и дельте р. Волги. Растительный покров долины Нижней Волги существенно отличается от окружающих пустынных пространств Прикаспийской низменности. Эта территория занята мезофитными, гигрофитными и гид-рофитными сообществами, продуктивность которых в несколько раз больше зональных фитоценозов. Связано это с тем, что в зональных условиях лимитирующим фактором фо-тосинтетической активности растений является вода. В долине Волги водообеспечен-ность растений гораздо выше.
С 60-х годов обводнение долины Нижней Волги регулируется. Искусственно регулируемые половодья не только увлажняют эту территорию, но и вымывают из почвы токсичные соли. Кроме того, воды половодий приносят на поверхность почвы тонкий наи-лок, включающий как органические, так и минеральные вещества, которые удобряют сенокосные угодья.
Представляет интерес выявление зави-
симости продуктивности сенокосов Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волги от метеорологических и, особенно, гидрологических факторов.
Материал и методика
В качестве данных, для расчета продуктивности сенокосов, использовались материалы статистического управления Астраханской области за 1970-1999 г.г. Усредненные данные по Ахтубинскому, Енотаевскому, Ха-рабалинскому и Черноярскому районам характеризовали сенокосы Волго-Ахтубинс-кой поймы; Володарского, Икрянинского Камызякского, Красноярского, Приволжского и Наримановского районов - дельты р. Волги (табл.1).
Для оценки зависимости урожайности сенокосов от факторов внешней среды использовался регрессионный анализ. Факторы, характеризующие гидрологические и метеорологические условия, которые мы проанализировали с точки зрения возможного их влияния на продуктивность лугов, представлены в табл.2. Следует сделать некоторые пояснения к этой таблице. Объем водного стока в створе Волгоградской ГЭС за второй квартал принято приравнивать к объему половодий, которые после создания каскада волжских водохранилищ искусственно регулируются [1]. Гидрометеорологический пост
Таблица 1. Урожайность сенокосов Астраханской области, ц\га
Год Волго-Ахтубинская пойма (У1) Дельта р. Волги (У 2)
1970 8,6 13,6
1971 9,2 13,7
1971 7,3 13,0
1972 8,1 13,2
1973 9,8 10,9
1974 5,2 11,1
1975 5,5 10,8
1976 8,6 12,7
1977 10,7 14,0
1978 8,7 11,7
1979 7,8 13,9
1980 6,1 13,2
1981 9,1 13,9
1982 8,8 13,7
1983 7,5 12,6
1984 11,1 14,6
1985 12,2 15,8
1986 10,6 15,5
1987 11,8 15,6
1988 11,2 14,5
1989 10,8 12,8
1991 11,0 13,5
1992 11,1 14,9
1993 12,4 13,4
1994 6,9 11,1
1995 7,9 10,8
1996 4,4 7,1
1997 8,9 12,0
1998 7,9 7,9
1999 7,1 9,3
в с. Енотаевке характеризует гидрологические и метеорологические условия, складывающиеся в районе Волго-Ахтубинской поймы. Такие же показатели по посту в г. Астрахани характеризуют условия в дельте р. Волги. Максимальные расходы воды в створе Волгоградской ГЭС и максимальные уровни подъема воды по рейкам водомерных постов в с. Енотаевке и г. Астрахани влияют на площадь затопления лугов. Чем выше эти показатели, тем больше площадь затопления се-
нокосных угодий. Продолжительность высоких расходов воды (21 тыс. м3/сек) в створе Волгоградской ГЭС - фактор, влияющий на длительность затопления лугов.
Кроме осадков, выпадающих за вегетационный период (за который мы принимаем период с температурами воздуха выше 10°С), мы включили в анализ осадки, выпадающие за четыре месяца холодного времени года, предшествующего половодью: декабрь-март. Следует заметить, что вегетационный период отчасти совпадает со временем, когда луга затоплены водами половодьев.
Результаты и обсуждение
Прежде чем пытаться выявить влияние каждого из перечисленных в табл.2 факторов на урожайность сенокосов, имеет смысл определить их взаимосвязь. Оценка степени связи факторов между собой была проведена с помощью вычисления коэффициентов корреляции. Как видно из табл.3, большинство факторов прямо или косвенно связаны друг с другом.
Делая последовательные срезы корреляционного цилиндра по П.В. Терентьеву [2], видно, что на уровне величины коэффициентов корреляции 0,7 можно выделить один относительно независимый фактор (М) и четыре относительно независимые плеяды:
1) 0 + + Б + Н + н1 + Ь + ь1 + Т + т1;
2) А + Б;
3) А1 + ^;
4) С + С1.
В первой плеяде оказались связанными друг другом все гидрологические факторы, исключая максимальный расход воды во время половодий (М). Во второй - сумма осадков за год и вегетационный период по данным метеорологического поста в Енотаевке. В третьей - те же факторы по метеорологическому посту в Астрахани. В четвертой плеяде - суммы осадков за декабрь-март по посту в Енотаевке и за этот же период по посту в Астрахани.
То, что большинство гидрологических факторов, характеризующих половодья, оказались тесно связаны, вполне объяснимо. Режим попусков воды ведется по давно от-
Таблица 2. Проанализированные гидрологические и метеорологические факторы
№ п/п Фактора Условные обозначения Единицы измерения Размах колебаний
1 Объем водного стока в створе Волгоградской ГЭС: за год 0 3 км 167-320
2 за II квартал 3 км 62-152
3 максимальный расход воды М тыс. м3/сек 24-34
4 продолжительность расходов воды 21 тыс. м3/сек Б дни 7-48
5 Рейка водомерного поста в с. Енотаевка: максимальный уровень подъема воды; Н м 5,6-8,0
6 длительность затопления отметки 5, 5 м; Т дни 5-49
7 время перехода воды при ее спаде отметки 5,5 м. (число дней от 1.05) Ь дни 15-59
8 Рейка водомерного поста в г. Астрахань: максимальный уровень подъема воды Н1 м 1,9-3,6
9 длительность затопления отметки 1,5 м; Ь1 дни 12-84
10 время перехода воды при ее спаде отметки 1,5 м. (число дней от 1.05) Т1 дни 19-68
11 Метеорологический пост Енотаевка, сумма осадков: за год А мм 84-390
12 декабрь-март С мм 29-61
13 вегетационный период Б мм 27-225
14 Метеорологический пост Астрахань, сумма осадков: за год А1 77-358
15 декабрь-март С1 мм 19-108
16 вегетационный период Б1 мм 8-235
работанному стандартному графику. При этом не менее трети годового водного стока проходит через створ Волгоградской ГЭС во второй квартал, что объясняет связь факторов 0 и '.
Итак, оценивая влияние факторов внешней среды на продуктивность сенокосов, имеет смысл рассматривать, не все из них, а только пять групп.
Регрессионный анализ показал, что вли-
Таблица 3. Коэффициенты корреляции между гидрологическими и метеорологическими факторами за 1970-1999 г. г.
0 М Б Н Н1 Ь1 Т1 Т Ь А А1 С С1 Б Б1
0 1
0,86 1
М 0,51 0,49 1
Б 0,79 0,90 0,34 1
Н 0,81 0,91 0,63 0,78 1
Н1 0,73 0,91 0,59 0,79 0,91 1
Ь1 0,85 0,96 0,35 0,89 0,80 0,84 1
Т1 0,67 0,69 0,10 0,72 0,48 0,52 0,80 1
т 0,84 0,97 0,39 0,88 0,85 0,87 0,96 0,75 1
Ь 0,77 0,82 0,39 0,81 0,72 0,74 0,83 0,86 0,83 1
А 0,07 0,11 0,06 0,05 0,06 0,10 0,12 0,21 0,19 0,22 1
А1 0,10 0,07 0,15 0,13 0,15 0,18 0,10 0,04 0,18 0,15 0,52 1
С 0,16 0,13 0,14 0,20 0,17 0,09 0,11 0,21 0,14 0,30 0,19 0,16 1
С1 0,26 0,19 0,14 0,24 0,17 0,10 0,22 0,20 0,24 0,24 0,11 0,35 0,84 1
Б 0,08 0,10 0,23 0,12 0,17 0,07 0,05 0,07 0,02 0,02 0,88 0,39 0,12 0,15 1
Б1 0,02 0,04 0,12 0,08 0,10 0,02 0,12 0,10 0,12 0,05 0,50 0,84 0,11 0,02 0,50 1
Примечание: 1) Коэффициенты корреляции, превышающие значений 0,4 достоверны для 95%-го уровня вероятности
яние максимальных расходов воды на урожайность сенокосов поймы и дельты р. Волги лучше всего апроксимируются полиномами второй степени: для поймы:
У1 = - 77,2 + 5,77 М - 0, 0949 М2; 1 = 0,50;
для дельты:
У2 = - 77,3 + 6,16 М - 0,104 М2, 1 = 0,45,
где 1 - индекс корреляции.
Обе функции имеют примерно одинаковый максимум при М = 30 тыс. м3/сек.
Из первой плеяды факторов наибольший интерес для рассмотрения представляет фактор ' - ежегодно планируемый параметр гидрологического режима попусков воды в нижний бьеф Волгоградского гидроузла. Уравнение второй степени, связывающее урожайность поймы с объемом половодий, имеет вид:
У1 = - 5,68 + 0,262 ' - 0, 0011 '2, 1 = 0,56.
Анализ этого уравнения показывает, что наибольшие сборы сена достигаются в Вол-
го-Ахтубинской пойме при ' = 119 км3. Для дельты Волги при такой же форме связи урожайности сенокосов с объемом попусков воды в нижний бьеф Волгоградского гидроузла уравнение регрессии имеет вид:
У1 = 1,33 + 0,224 ' - 0, 00103 '2, 1 = 0,39.
Как видно, теснота связи урожайности сенокосов дельты р. Волги с объемом половодий заметно меньше чем в пойме. Объясняется это тем, что дельта более обводнена, здесь выше естественный уровень грунтовых вод. Исследование вышеприведенного уравнения показывает, что максимальные урожайности сенокосов дельты бывают при несколько меньшем объеме половодий, чем в пойме, а именно, при объеме попусков 109 км3.
Связь урожайности сенокосов, как поймы, так и дельты с плеядами 2, 3 и 4 оказалась во всех случаях недостоверна для 95 % уровня вероятности. То есть, осадки, выпадающие над территорией долины Нижней Волги, как в целом за год, так и за различные его периоды, существенного влияния на уро-
жайность сенокосов не оказывают. Заключение
Таким образом, из ряда проанализированных факторов внешней среды существенное влияние на урожайность естественных сенокосов Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волги оказывают только гидрологические параметры половодий. Причем, при сложившемся режиме попусков их можно свести к двум - максимальным расходам воды во время половодий и общему объему попуска воды из Волгоградского водохранилища, осуществляемого во втором квартале. Оптимальным значением максимального расхода воды является 30 тыс. м3/сек, а общего объема по-
пуска - 110-120 км3.
Поскольку объем попуска воды в нижний бьеф Волгоградского гидроузла планируется в апреле-марте, а реальные сборы сена в низовьях Волги становятся известны лишь в сентябре-октябре, приведенные в статье уравнения позволяют за несколько месяцев до этого срока прогнозировать вероятные заготовки грубых кормов в Астраханской обл.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Грин Г.Б. Попуски в нижние бьефы. М., 1971.
2. Терентьев В.П. Метод корреляционных плеяд // Вестник ЛГУ Сер. биол. 1959. №9.
THE DEPENDENCE EVALUATION OF NATURAL GRASSLAND PRODUCTIVITY OF ASTRAKHAN REGION ON THE HYDROLOGICAL AND METEOROLOGICAL FACTORS DURING 1970-1999
© 2002 A.N. Barmin1, VB. Golub2
1 Astrakhan’ State Pedagogical University
2 Institute of Ecology of the Volga River Basin of Russian Academy of Sciences, Togliatti
The dependence of natural grassland productivity of Volga-Akhtuba flood plain and Volga river delta on the meteorological and hydrological factors on the territory of the Astrakhan region is reviewed. The significant effect of high water conditions on natural grassland productivity was established. Peak discharge and total amount of spill water from the Volgograd reservoir are the most important parameters, which influence on the productivity of natural grassland. The best value of these parameters is determined.
