CC BY
91
АГРОЭКОЛОГИЯ
УДК 556.3. 630.64 Е.Г. Парамонов,
В.И. Заносова
ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ ГРУНТОВЫХ ВОД НА РОСТ ЛЕСОПОЛОС В СТЕПНЫХ УСЛОВИЯХ
Кулундинская степь принадлежит к степям суббореального климатического пояса, занимая юго-восточную часть Западно-Сибирской низменности на площади около 13 млн га. С гидрологической точки зрения из геологических напластований низменности наибольший интерес представляют горные породы кайнозойской и мезозойской эр [1].
Грунтовые воды Кулунды представляют собой гидродинамический единый водоносный комплекс, на режим которого влияют климатические и гидрологические условия. В режиме уровня грунтовых вод отмечаются весенний подъем и летнеосенний спад, максимальный уровень достигается от середины мая до конца июня, а минимальный — в декабре-марте. Весной подъем начинается в конце марта, когда средняя суточная температура воздуха становится выше 50С и начинается таяние снега. Просачивание талых вод происходит через мерзлые почвы, полное оттаивание которых происходит к середине мая. Проницаемость мерзлых почв ниже талых.
Годовая амплитуда колебания грунтовых вод определяется главным образом величиной весеннего подъема уровня и колеблется от 0,2 до 1,8 м с наибольшим колебанием в долинах рек.
Основную роль в питании грунтовых вод играют осадки, выпадающие в холодное время года и весной. Летние
осадки существенного влияния не оказывают, так как они испаряются, не достигнув уровня грунтовых вод, но они повышают влажность почвы в корнеобитаемом слое.
Исследуемая территория, согласно классификации Г.Н. Каменского, по генетическим признакам, то есть по условиям формирования химического состава грунтовых вод, относится к зоне грунтовых вод континентального засоления. Такие воды формируются в условиях недостаточного увлажнения и характеризуются большим разнообразием химических типов воды. Здесь встречаются пресные, солоноватые и соленые воды гидрокарбонатно-сульфатные, сульфатные, сульфатно-хлоридные и хлоридные. В условиях континентального засоления происходит интенсивное испарение поверхностных вод, которые также относительно минерализованы. Состав воднорастворимого органического вещества обеднен, общее его количество не превышает 25 мг/дм3. Геохимическая и гидрохимическая обстановка влияют на развитие различных микроорганизмов, что является причиной появления в водах специфических газовых компонентов Н^, Н2, СН4, СО2 и других газов.
В пределах Кулундинской аллювиальной равнины водоносный горизонт современных отложений имеет ограничен-
ное распространение, он объединяет подземные воды аллювиальных, озерных и эоловых осадков, в которых содержатся безнапорные воды, залегающие на глубинах до 5 м. Здесь воды преимущественно гидрокарбонатные кальциевые мягкие и умеренно жесткие, слабоминерализованные. В пределах ложбин древнего стока распространены грунтовые воды в песчаных эоловых отложениях, они обычно пресные, водообильность отложений незначительная.
Грунтовые воды озерных отложений выделены на небольших участках вблизи озер и тесно связаны с их поверхностными водами. С пресными озерами связаны грунтовые воды умеренной минерализации, с минерализованными озерами — солоноватые воды.
Элювиально-делювиальные отложения распространены на склонах водоразделов и покрыты лессовидными суглинками при глубине залегания грунтовых вод от 3 до 10 м, которые обычно слабоминерализованные.
Водоносный комплекс верхнечетвертичных аллювиальных отложений наиболее широко распространен в долинах р. Оби и ее притоков. Комплекс объединяет водоносные горизонты четырех надпойменных террас. Водовмещающими породами являются разнозернистые пески с гравием мощностью от 4-8 до 15-20 м. Здесь глубина залегания водоносных горизонтов изменяется от 1-2 м на низких и до 30 м на высоких элементах рельефа. Водообильность отложений определяется гранулометрическим составом водовмещающих пород. Воды имеют низкую минерализацию (до 1 г/л) и гидрокарбонатный кальциевый состав.
Водоносный горизонт средне-верхнечетвертичных отложений касмалинской свиты приурочен к аллювиальным и озерно-аллювиальным образованиям, а подземные воды — к иловатым пескам и пылеватым супесям. Глубина залегания вод изменяется от 0 до 45 м, они преимущественно пресные с минерализацией до 1 г/л, по составу гидрокарбонатные кальциевые и натриевые.
При решении прикладных экологогидрогеологических задач особое место занимает картирование территории, а управление и рациональное использование водных ресурсов требует информа-
ционной картографической базы, доступной для широкого круга природо-пользователей.
Карта глубин залегания грунтовых вод Верхнеобского артезианского бассейна 2-го порядка, территориально совпадающего с равнинной частью Алтайского края, является одной из необходимых карт для эколого-гидрогеологического районирования.
При составлении карты глубин залегания грунтовых вод в масштабе 1:500000 использованы регионально-типологическая ландшафтная карта, данные кадастра подземных вод Алтайского края (учетные карточки буровых скважин), материалы гидрогеологических и топографических съемок.
На территорию равнинной части Алтайского края составлена региональнотипологическая ландшафтная карта в масштабе 1:500000 на уровне местностей с проработкой всего материала в масштабе 1:100000 и последующей трансформацией [3-7]. При ландшафтном картографировании использованы материалы дешифрирования космофото- (КФС) и аэрофотоснимков (АФС), отраслевых геологических, гидрогеологических, почвенных, геоботанических съемок и топографические материалы. В качестве основы для создания ландшафтной карты была использована система компонентов, или свойств, ландшафта, которые присущи рельефу дневной поверхности при условии развития его зрелых эрозионных и аккумулятивных форм, что характерно для равнин Алтайского края. Рельеф тесно связан с литологическим составом и структурой субстрата, тектоникой и климатом, почвенно-растительным покровом.
Карты позволили изучить морфологическую структуру ландшафтов как важный показатель в системе качественной оценки гидрогеологических особенностей Верхнеобского артезианского бассейна.
На основе комплексного структурноморфологического и ландшафтно-индикационного анализа выявлены взаимосвязи и взаимообусловленности компонентов ландшафта и гидрогеологических особенностей Верхнеобского артезианского бассейна. Рассмотрение всех фи-зиономичных элементов ландшафта в качестве гидроиндикаторов дает воз-
можность индицировать глубину залегания грунтовых вод.
Карта глубин залегания грунтовых вод составлена с использованием информации, позволяющей охарактеризовать глубину залегания первого от поверхности земли водоносного горизонта в пределах ландшафтного выдела (на уровне местности).
Для создания карты использовались также данные геолого-литологических разрезов, описанных при бурении разведочно-эксплуатационных скважин на воду. Всего было обработано более 500 буровых учетных карточек. Глубина залегания грунтовых вод на карте показана цветом в интервале глубин менее 3 м, 3-5, 5-10 и более 10 м. На карте фактического материала у опорных водозаборных скважин указываются геологический индекс водоносного горизонта, мощность пород зоны аэрации и возможное направление потока вод.
В результате получена плановоструктурная основа глубин залегания первых от поверхности водоносных горизонтов, которая в отличие от карт гидроизогипс, позволяет использовать ее в наиболее доступной для неспециалистов форме для рационального планирования хозяйственной деятельности и природоохранных мероприятий. Фрагмент карты представлен на рисунке.
С использованием планиметра были вычислены площади с различным уровнем залегания грунтовых вод по 19 административным районам Алтайского края, которые входят по агролесомелиоративному районированию [8] в районы сухой степи и засушливой степи. Эти районы полностью входят в Кулун-динскую степь, являясь ее южной окраиной (табл. 1).
Средняя глубина грунтовых вод по административным районам определялась через отношение суммы площади на глубину залегания вод к обшей площади района. Оказалось, что по обоим агролесомелиоративным районам средняя глубина залегания грунтовых вод оказывается идентичной несмотря на резкие колебания внутри территории районов. Так, в сухой степи в Бурлин-ском районе средняя глубина равна 3,1 м, а в Табунском — 7,0 м, или в 2,3
раза более глубоко. В засушливой степи различия между максимальными и минимальными глубинами залегания грунтовых вод сглаживаются, и между Вол-чихинским и Родинским районами она составляет 2,2 м, или глубже в 1,7 раза. На уровень залегания грунтовых вод существенное влияние оказывает наличие поверхностных вод.
Так, в районах Михайловском, Ключевском удельный вес поверхностных вод по площади составляет до 10% и глубиной 3,3-3,8 м, а в Табунском и Немецком национальном — около 4%, и глубина грунтовых вод понижается до
5,5-7,0 м.
В засушливой степи удельный вес площади с глубиной грунтовых вод менее 3 м меньше на 2,3%, а по другим показателям глубины несколько больше. В итоге, по агролесомелиоративному району глубина грунтовых вод оказывается практически одинаковой.
Методика обследования защитных лесных насаждений проводилась в следующем порядке. В каждом административном районе в трех сельскохозяйственных предприятиях в наиболее сохранившихся и жизнеспособных тополевых и березовых лесополосах закладывались пробные площади в количестве 3 полос по ширине, равной полосе и такой длины, чтобы на ней было не менее 200 деревьев. Если полоса 3-рядная, то по длине пробная площадь была не менее 70 м, при 7-рядной — свыше 30 м.
На пробной площади по каждому ряду подсчитывалось число живых деревьев и число погибших по пропуску между живыми с получением показателя сохранности. У деревьев замерялись общая высота с использованием 4-метрового шеста, диаметр на 1,3 м.
Таким образом, по каждому району были получены экспериментальные данные по 25 пробным площадям в тополевых полосах и по 19-21 пробам в березовых в возрасте 26-30 лет (табл. 2).
К 30-летнему возрасту лесополосы в сухой степи и засушливой степи практически достигают максимальной высоты, что является их основным показателем по дальности влияния на микроклимат в межполосных полях.
Таблица 1
Глубина залегания грунтовых вод, % площади
№ п/п Административный район Общая площадь, тыс. га В т.ч. по глубине залегания, м
< 3 3-5 5-10 10 и > сред. глубина
Агролесомелиоративный район 1 а — сухая степь
1 Славгородский 208,3 27,0 18,1 37,5 17,4 5,7
2 Табунский 178,2 3,2 22,0 57,9 16,9 7,0
3 Кулундинский 198,0 8,3 59,3 32,4 - 4,9
4 Ключевской 304,3 34,6 46,5 18,9 - 3,8
5 Михайловский 311,4 56,7 23,2 20,1 - 3,3
6 Угловский 484,5 38,3 47,3 14,4 - 3,5
7 Немецкий национ. 143,2 12,8 29,4 55,4 2,4 5,8
8 Бурлинский 274,6 40,7 55,2 4,0 0,1 3,1
Итого 2102,5 32,2 39,5 25,0 3,3 4,3
Агролесомелиоративный район 1 б — засушливая степь
1 Благовещенский 369,4 40,6 50,6 8,8 - 3,5
2 Родинский 311,8 22,0 34,9 22,5 20,6 5,5
3 Завьяловский 222,4 30,0 62,2 7,6 0,2 3,5
4 Романовский 208,3 23,6 25,8 38,7 11,9 5,5
5 Волчихинский 359,4 46,1 40,1 13,8 - 3,3
6 Новичихинский 186,4 32,7 16,2 51,1 - 5,0
7 Егорьевский 245,8 22,7 34,8 42,5 - 4,9
8 Поспелихинский 242,3 22,7 48,8 28,5 - 4,4
9 Рубцовский 330,5 36,7 45,7 17,6 - 3,7
10 Суетский 110,8 17,7 41,0 34,8 6,5 5,2
11 Хабарский 280,6 15,7 38,3 43,6 2,4 5,2
Итого 2867,7 29,9 40,8 25,7 3,6 4,4
Всего 4970,2 30,8 40,3 25,4 3,5 4,3
Таблица 2
Средняя высота тополя и березы в полосах различной ширины
Агролесо- мелиоративный район Порода Ширина лесополос, м НСР005
6 9 12 15 24 среднее
1 а Тополь 13,3±1,4 14,3±0,8 12,1±0,5 12,0±2,3 10,9±0,4 12,5 1,2
Береза 8,2±0,9 9,5±0,7 9,7±0,8 9,2±0,7 9,0±0,2 9,3 1,9
I б Тополь 19,2±1,1 20,4±0,6 18,1±0,2 18,8±1,0 - 19,1 2,0
Береза 15,2±0,8 16,0±0,3 14,9±0,6 14,8±1,0 - 15,5 2,0
Оказалось, что в условиях сухой степи и засушливой степи наиболее высокорослыми являются тополевые лесополосы, состоящие из 3 рядов при ширине междурядий 3 м, их высота на 7,5% превышает высоту в 2-рядной полосе и на 31,2% — в 8-рядной. Это связано с тем, что в многорядных полосах, какие создаются как придорожные или водорегулирующие, средние ряды тополя постоянно испытывают конкурентное давление со стороны соседних рядов, что сказывается в недостатке солнечной энергии, и особенно в недостатке влаги, поэтому интенсивность ростовых про-
цессов в высоту оказывается более низкой в сравнении с деревьями в крайних рядах. Этот недостаток свойственен средним рядам, отсутствует в полосах, состоящих из 2 или 3 рядов, что сказывается на повышенной высоте деревьев.
В отношении березовых лесополос подобного вывода сделать нет возможности. В сухой степи разница в высотах максимально составляет 18,3%, что не подтверждается наименьшей существенной разностью. В засушливой степи разница снижается до 8,1%, что также математически не подтверждается.
Таблица 3
Соотношение средней высоты тополя и березы с глубиной залегания грунтовых вод
№ п/п Административный район Средние
ГГВ, м высота тополя, м высота березы, м
Агролесомелиоративный район 1 а — сухая степь
1 Славгородский 5,7±0,3 9,0±0,2 8,2±1,0
2 Табунский 7,0±0,4 10,3±1,1 8,4±0,4
3 Кулундинский 4,9±0,6 10,1±1,4 8,2±0,6
4 Ключевской 3,8±0,5 10,1±2,0 10,3±1,9
5 Михайловский 3,3±0,3 9,3±1,4 9,1±0,5
6 Угловский 3,5±0,7 12,5±1,7 12,5±0,8
7 Немецкий национ. 5,8±0,8 10,9±0,6 8,7±1,1
8 Бурлинский 3,1±0,1 11,2±0,9 9,6±0,4
Агролесомелиоративный район 1 б — засушливая степь
1 Благовещенский 3,5±0,2 21,8±1,9 16,4±0,8
2 Завьяловский 3,5±0,2 19,9±1,8 17,3±0,7
3 Волчихинский 3,3±0,3 10,2±0,7 10,2±0,8
4 Егорьевский 4,9±0,4 18,1±0,9 18,5±0,6
5 Поспелихинский 4,4±0,3 17,7±1,3 10,6±0,5
6 Суетский 5,2±0,2 19,0±1,4 16,6±1,0
Примечание. ГГВ — глубина грунтовых вод.
В то же время высота тополевых деревьев в засушливой степи в среднем равна 19,1 м, что на 52,8% выше аналогичного показателя в сухой степи, а средняя высота березы, соответственно, равна 15,5 м и 66,7%, т.е. улучшение лесорастительных условий более существенно сказывается на интенсивности роста в высоту березы повислой (табл. 3).
Улучшение лесорастительных условий в агролесомелиоративном районе 1 б, в сравнении с районом сухой степи, сказывается на увеличении средней высоты тополя и березы. В районе 1 б тополь имеет среднюю высоту равную 17,8 м, а береза — 14,9 м, что выше средних высот этих древесных пород в районе 1 а, соответственно, на 71,1 и 58,5%. В обоих районах средняя высота березы повислой оказывается меньшей в сравнении со средней высотой тополя бальзамического на 10,6% в районе 1 а и на 19,5% в районе 1 б.
Усредненные данные в таблице 3 по высоте тополя и березы имеют большой разброс по отношению к глубине залегания грунтовых вод. Это связано, по нашему мнению, с различным удельным весом площадей с различной глубиной залегания грунтовых вод.
В пределах одного агролесомелиоративного района средняя высота древесных пород оказывается неравнозначной, что связано с глубиной залегания грунтовых вод. Имеет место общая тенденция снижения средней высоты деревьев с увеличением глубины залегания грунтовых вод. Эта связь носит прямолинейный характер. Так, в районе сухой степи связь между глубиной залегания грунтовых вод и средней высотой тополя выражается как умеренная, обратная (г = -0,34±0,08), по отношению к березе — как значительная обратная (г = -0,62±0,09). В районе засушливой степи умеренная обратная связь характеризуется коэффициентом корреляции г = -0,39±0,11.
Библиографический список
1. Кулундинская степь и вопросы ее мелиорации. Новосибирск: Наука, СО,
1972. 508 с.
2. Каменский Г.Н. Поиски и разведка подземных вод / Г.Н. Каменский. М.: Госгеолиздат, 1947. 313 с.
3. Винокуров Ю.И. Применение ландшафтного метода при гидрогеологических исследованиях в равнинной части Алтайского края / Ю.И. Винокуров // Водные ресурсы Алтайского края и
их комплексное использование. Барнаул, 1971. С. 122-125.
4. Винокуров Ю.И. Ландшафтно-индикационные исследования при гидрогеологических и инженерно-геологических изысканиях (на примере равнинной части Алтайского края): автореф. дис. к.г.н. / Ю.И. Винокуров. Барнаул,
1973.
5. Винокуров Ю.И. Опыт применения ландшафтно-индикационных исследований при крупномасштабных изысканиях в Алтайском крае / Ю.И. Винокуров // Материалы III Всесоюзного совещания по прикладной географии. Иркутск, 1975. С. 268-271.
6. Винокуров Ю.И. Ландшафтные индикаторы инженерно-гидрогеологических условий предалтайских равнин / Ю.И. Винокуров. Новосибирск: Наука, СО, 1980. 192 с.
7. Винокуров Ю.И. Ландшафтно-индикационный подход к мелиоративной оценке земель в Алтайском крае / Ю.И. Винокуров, Т.А. Пудовкина / / Известия сО АН СССР. Вып. 2. М, 1986. С. 106-109.
8. Кукис С.И. История защитного лесоразведения в Алтайском крае / С.И. Кукис, В.И. Горин // Опыт полезащитного лесоразведения на Алтае. Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1973. С. 13-71.
+ + +
УДК 504 Ж.С. Мустафаев,
К.Ж. Мустафаев, К.Б. Койбагарова, Л.Ж. Мустафаева
МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА АГРОЛАНДШАФТОВ
Разработка методологических основ оценки эффективности использования водно-земельных ресурсов бассейна рек обусловлена не только нерешенностью ряда принципиальных вопросов, но и необходимостью существенной экономической обоснованности размещения и развития производительных сил в системе природопользования, так как производственная, в том числе и сельскохозяйственная, деятельность человека осуществляется в границах целостных природных образований — бассейнах рек. Это территориальная система, состоящая из взаимосвязанных и взаимодействующих природных или природноантропогенных компонентов, а также комплексов более низкого таксономического ранга, — наиболее общий целостный объект охраны природы.
В настоящее время и в перспективе экономико-экологический подход использования природных ресурсов бассейна рек, продиктованный новым со-
стоянием обмена веществ между обществом и природой, является очень важнейшим принципом организации и управления любой хозяйственной деятельности, так как последняя осуществляется всегда в конкретной природной среде, а именно: в бассейнах рек с использованием их ресурсов и условий. Поскольку экономические проблемы использования природных ресурсов на современном этапе трансформируются в общую экономико-экологическую проблему, экономико-экологический принцип развития и размещения производительных сил носит концептуальный характер. Он должен быть основополагающим при рассмотрении вопросов природопользования и природообуст-ройства, так как он базируется на целостности биосферы, объединяющей как природные, так и экономические процессы, как естественные, так и искусственно созданные экосистемы. Отсюда появляется очень важное требование
_ 4.3
АС38 5Оа ш ~//7з*0 О-
! 10 ,0 ^ Ц _ КУ\ 2 ,9 чв' Большеромановка ^ /оз.Беленькое
7698 Он- У//— __
¡тЛ\ оз. Кулундинское
478 О а К1п
\6 ,0 ДО Граничное
312 7 Г.
8649 О- а мп _'//
вороссийка 6 ,0 В1ищветград
Лебедино
312 7О- II Ип
7,8 Камышенка
7699 О- а Мп
^ Уровень грунтовых вод,м
Александрова уу~ ~
358 4О а ип ///"__ .Г 9 ,8
----^
/ — ^
\/ \/
V ______
окиевка _ о
Ябор ____________
0 - 3 3- 5 5- 10 >10
УСПСВНЬЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
направление движения грунтовых вод
| о . Мп Разведочно- эксплуатационная скважина, 6_0_ д ап в числителе- номер скважищ
в знаменателе- уровень грунтовых вод, справа- геологический индекс
Рис. Фрагмент карты глубин залегания грунтовых вод
