Структура зоны влияния осушительных систем

В зоне гидрогеологического влияния спустя 10—15 лет после их создания четко обозначаются две подзоны: структурной перестройки компонентов ПТК и подзона количественных изменений; вторая подзона иногда мелкоконтурна и фрагментарна. В пределах подзон влияния про­слеживаются пояса увеличения и снижения биологической продук­ции ландшафта.

Конкретные значения вертикальных и горизонтальных границ под­зон и поясов влияния носят региональный характер. Все типы леса в зоне влияния осушительной системы следует разделить на три группы: избыточно увлажненные до создания дренажа, где глубина грунтовых вод за вегетационный период обычно менее 0,6 м (для почв легкого механического состава); произрастающие в оптимальных условиях ат- мосферно-грунтового увлажнения (глубина грунтовых вод 0,7—1,2 м) и леса, испытывающие периодический недостаток влаги (уровень грун­товых вод летом может быть до 2 м и более).

В качестве примера реакции древесного яруса на понижение уровня фунтовых вод в пределах подзоны структурной перестройки ПТК в табл. 11 приведены результаты исследований в Мещерской низменности в зоне влияния Вожской осушительной системы площадью около 700 га.

Таблица 11 Границы поясов влияния Вожской осушительной системы на древесный ярус

Пояс влияния	Господствующие типы леса	Превышение над уровнем осушенного болота, м	Расстояние от дренажа, м	Изменение прироста за 10 лет
Положи­тельное	Сосняки чернично- зеленомошные	0,4-1,1	до 120	1,30-1,40
Ельники-кислич­ники и чернично- зеленомошные	до 0,65	до 120 м	1ДЗ
Отрица­тельное	Сосняки-зелено- мошники	до 0,75-2,3	до 220	0,80-0,95
Ельники кислично- зеленомошные	1,0-1,6	до 150	0,70

Четыре принципиальных вывода следуют из анализа динамики при­роста деревьев, относящихся к зоне влияния осушительной системы.

1. Граница положительного и отрицательного влияния зависит от типа леса; ареал влияния больше в сосновых лесах, чем

еловых, так как ель имеет поверхностную корневую систему. На отметках свыше 1,7 над дренажем такого влияния не про­слежено. Снижение прироста в сосняках обнаружено до 2,5 м.

2. Спустя 12—15 лет после создания осушительной системы осла­бевает ее влияние на прирост из-за ее «дряхления» и рост& придаточных корней. Растения приспосабливаются к новому уровню почвенно-грунтовых вод.

3. Влияние осушения проявляется на фоне сезонных и многолет­них колебаний метеорологических условий. В засушливые годы для условий Полесья, Мещерской низменности ареал отрица­тельного воздействия больше, чем во влажные и умеренно теп­лые годы.

4. Ширина зоны гидрогеологического влияния на продуктивность лесов на Вожской системе составила 160-250 м. Площадь влия­ния 450 — 500 га, или около 70% к площади осушенных болот.

Влияние осушения на луговые комплексы требует длительных ста-г ционарных наблюдений за их видовым составом и продукцией фито- массы. Сравнительный анализ видового состава и продукции лугов на разных гипсометрических уровнях (от низинных болот до суходольных лугов) попарно, когда одна из групп расположена в предполагаемой зоне влияния, а другая вне ее, позволил сделать региональные выво­ды для Мещерской низменности, которые можно экстраполировать на Полесский род ландшафтов.

1. Размер зоны влияния носит пульсирующий характер. Она боль­ше в сухие годы.

2. Знак влияния на продуктивность дифференцирован по высотны ~ уровням. В целом снижение продуктивности лугов за 15 лет составил 20%. В наибольшей степени снижение фитопродукции происходит н мезофильных лугах, где глубина вод до осушения была 0,2—0,6 м, а настоящее время — 0,4—1,0 м.

3. Выявлена четкая дифференциация знака влияния по годам пределах одного гипсометрического уровня.

4. Изменения в видовом составе лугов в зоне влияния осушитель­ной системы свидетельствовали о заболачивании лугов спустя 15 ле после ее создания, что связано с «дряхлением» системы. На это ука­зывает динамика прироста древесного яруса. После реконструкций Вожской системы в середине 80-х годов вновь проявилась тенденция к их ксерофитизации.

Вопрос о взаимоотношении птиц и осушительной мелиорации име­ет важное практическое значение. В мире известно свыше 5 тыс. видов насекомых, приносящих вред сельскому хозяйству. Потери урожая от вредителей достигают 20%. Использование птиц как биологического, экологически чистого средства борьбы с вредителями сельскохозяй­ственных культур имеет преимущество прежде всего из-за своей де­шевизны и относительно высокой эффективности.

В настоящее время человечество теряет ежегодно один вид птиц. Основная причина — осушение. В Германии, например, 88% видов птиц, находящихся на грани исчезновения, — представители влажных биото­пов. Для Мещерской низменности эта цифра составляет 86%. По Д. М. Оча- гову, в результате мелиорации птицы испытывают на себе влияние (в це­лом негативное) следующих факторов: понижение уровня фунтовых вод, изменение рельефа земной поверхности и растительного покрова; усиление фактора беспокойства в репродуктивный период; проведение механизированных сельскохозяйственных работ и выпаса скота; приме­нение минеральных удобрений; использование пестицидов.

Видовое разнообразие гнездящихся птиц можно рассматривать как индикатор устойчивости ландшафтов. Это возможно при сохранении в пределах массивов осушения небольших по площади (0,3—0,5 га) озер, заболоченных территорий, лесов и создании лесных полос и кустарниковых насаждений. Сохранение разнообразия биотопов по­зволяет существенным образом предотвратить негативные последствия осушения. В этом случае снижается численность отдельных видов, а число видов остается прежним.

При проектировании осушительных систем на уровне ОВОС необ­ходимо определить размеры зон влияния и направленность процессов. Размеры поясов и подзон влияния определяются совокупностью физи­ко-географических условий, важнейшими из которых выступают три:

♦ глубина дренажа, огранительных (ловчих) каналов;

♦ угол наклона рельефа местности;

♦ механический состав почвообразующих пород.

По совокупности указанных свойств выделяются четыре вида зон влияния с подвидами (табл. 12).

Вид I формируется в том случае, когда распространение влияния лимитировано двумя или тремя факторами. Зона влияния очень узкая, обычно 30-50 м. Характерна для водораздельных систем средней и южной подзон тайги; для увалистых суглинистых моренных равнин, водно-ледниковых равнин, перекрытых чехлом покровных суглинков; холмисто-моренных равнин с камами и озами.

Формирование зоны II вида характерно для ландшафтов морен­ных водно-ледниковых песчаных и супесчаных равнин, долинно-зан- дровых равнин, ландшафтов пойм рек и древнеаллювиальных равнин. В зависимости от лимитирующего фактора выделены три подзоны.

Для ландшафтов плоских зандровых водно-ледниковых, зандро- вых древнеаллювиальных, плоских вторичных супесчаных моренных равнин характерен III вид зоны влияния. В случае когда территория сложена песками или супесями, склоны пологие и глубина дренажа 1,5—2,5 м, ширина зоны влияния может достигать 1—1,2 км.

Если в одном речном бассейне создано несколько осушительных систем или наблюдается взаимодействие двух или нескольких систем в смежных бассейнах, формируется обширная (до 3—6 км) зона вли-

Виды и подвиды зон влияния осушительных систем

Название, размер, м	Лимитирую­щие факторы	Состав подзон и поясов	Скорость процесса	Отношение >^;' площади влия'?' ния к осушен-, ной ^
I. Очень узкая, до 50 м	Уклоны > 0,01; глубина дре­нажа < 1,2 Механический состав пород	Слабая дифферен­циация на пояса, основной пояс положительного влияния	Малая	0,03-0,10
II. Узкая, средняя, до 300 м	Па. Уклон >0,01	Четкая дифферен­циация на укоро­ченные подзоны и пояса	Большая	0,05-0,20
	116. Механичес­кий состав — суглинки	Четкая дифферен­циация на подзо­ны и пояса	Малая и средняя	0,20-0,80
	Нв. Глубина дренажа <1,2	То же с неболь­шим поясом от­рицательного влияния	Средняя и большая	0,30-0,50
III. Широ­кая, 0,5-1,2 км	Условно нет	Полный набор подзон и поясов влияния	Большая	0,5-1,00
IV. Обшир­ная, до 3— 6 км	Условно нет	Разорванные и сомкнутые ареа­лы подзон и по­ясов, взаимо­действие смеж­ных систем	Большая	0,9-3,00

яния, а изменения касаются ПТК ранга ландшафта и даже провин­ции. Это IV вид зоны влияния.

13.4. Экологические последствия оросительных мелиораций[33]

Орошение, как и крупные водохранилища, вносит глубокие из­менения в свойства ландшафтов и водных объектов на значительных территориях. Оно влияет на режим и объем стока рек, так как связано с изъятием поверхностных и грунтовых вод. Классическим примером выступают реки Амударья и Сырдарья, которые до начала периода интенсивного орошения выносили в Аральское море 56 км³ воды еже­годно, а к концу 80-х годов сток не превышал 10 км³, причем в неко­торые годы практически полностью вода разбиралась на орошение.

Следствием этого стало сокращение площади Аральского моря с 66,5 тыс. км² в 1960 г. до 37 тыс. км² к 1987 г. За этот период уровень моря упал на 14 м. Причины и сущность Аральской экологической катастрофы проанализированы Н. Ф. Глазовским (1991).

Орошение формирует новую гидрографическую сеть. Так, протя­женность оросительных систем в СССР достигала 700 тыс. км, а длина коллекторно-дренажной сети в аридной зоне — около 200 тыс. км, что в 10—15 раз больше длины основных рек этой зоны. В результате сброса дренажных вод образовались новые обширные водоемы —• озера Са- рыкамыш, Айдаркуль и др. На «рукотворных» озерах предполагалось создать интенсивное рыбное хозяйство, но высокое содержание пес­тицидов и минеральных удобрений в водах делают невозможным раз­витие этой отрасли.

Интрузии морских вод в эстуариях. Зарегулирование и уменьшение стока рек вызывает интрузию морских вод в эстуарии. Этот процесс характерен, например, для Днепровского лимана — устья Днепра. В ре­зультате происходит засоление грунтовых вод и почв дельты, повы­шается содержание в них ионов хлора и натрия.

Изменение климата. Орошение приводит к перестройке структуры теплового баланса. Возрастают затраты тепла на суммарное испаре­ние, которое нередко превосходит энергетические ресурсы региона (затраты тепла на испарение больше величины радиационного балан­са). Компенсация энергии осуществляется за счет адвективного фак­тора. В результате в летнее время температура воздуха понижается на 2-4°, а относительная влажность воздуха возрастает на 10—20%. Спе­цифика местного климата оазисов была изучена еще в середине XX в. С. А. Сапожниковой.

Изменение уровня грунтовых вод, вторичное засоление и осолоице- вание почв. Проекты строительства оросительных систем нередко не предусматривали создание коллекторно-дренажной сети, из-за чего повышение уровня грунтовых вод — типичное явление на массивах орошения и прилегающих территориях. В наибольшей степени этот процесс развит в Узбекистане, Туркмении, на юге Украины, а в РФ — в низовьях Дона, на Северном Кавказе.

Наибольшую тревогу вызывает состояние черноземов в районах орошаемого земледелия. Опыт эксплуатации крупных оросительных систем показал, что в результате потерь воды на фильтрацию из зем­ляных каналов, распределителей и временных оросителей происхо­дит подъем уровня грунтовых вод со скоростью 3—4 м/год. Растения­ми используется лишь 15—20% количества воды, которое забирается в головных частях оросительной системы. При орошении черноземов; исходный автоморфный непромывной водный режим сменяется по* луавтоморфным промывным при глубине грунтовых вод 2,5—5 м И даже гидроморфным при глубине 1,0-2,5 м. В районах, где в подсти-i лающей четвертичной толще имеются погребенные солевые прослои!' соли постепенно подтягиваются к поверхности и засоляют верхние горизонты. >'

Хотя по мнению ведущих почвоведов массового вторичного засоле-* ния в РФ при орошении не существует, однако настораживают многоД численные случаи локального вторичного засоления почв, которые свя­заны с различными местными факторами: использованием для поливав минерализованных вод, слабой естественной дренированностью почвен^ но-грунтовой толщи, наличием линз солей и т.д. Вторичное засоление' черноземов зафиксировано на юге Украины, в Ростовской и Волго­градской областях, в Ставропольском и Краснодарском краях. ■

В качестве важной предупредительной меры против вторичного за-^} соления является расчет при проектировании критического уровня грун­товых вод (КУГВ), который был предложен Б. Б. Полыновым. Это глу-^; бина залегания грунтовых вод, при которой начинается процесс засо­ления верхних горизонтов почвы, к которым приурочен корнеобитаемый слой растений. Накопление солей приводит к их гибели. Значение КУГВ —; функция механического состава пород, который определяет высоту ка­пиллярного поднятия, климатических условий, исходной минерализа­ции поливной воды. Как правило, это глубина 2—2,5 м, а для лессовид­ных средних и тяжелых суглинков она возрастает до 3—4 м. С ростом минерализации вод доя полива КУГВ также возрастает. Стадии развитид вторичного засоления рассмотрены В. А. Ковдой. _s

В случае когда в оросительных водах в значительных количествах, присутствуют бикарбонаты натрия, может происходить осолонцева- ние почв.

Применение удобрений на орошаемых землях и широкое испод] зование различных гербицидов и дефолиантов (до 54 кг/га) приводит к загрязнению почв, формирует химический состав дренажного стока. Повторное использование этих вод без предварительной очистки, как правило, невозможно.

Изменение запасов гумуса и физических свойств почв. На орошае­мых черноземах запасы гумуса после 20-30-летней их интенсивной эксплуатации сокращаются на 20-30%. Происходит увеличение под­вижности гумуса и меняется соотношение гуминовых и фульвокислот в сторону роста доли последних. Снижается окислительно-восстано­вительный потенциал почв.

При орошении каштановых почв наблюдаются два разнонаправ­ленных процесса. Увеличение поступления мертвой органики способ­ствует увеличению запасов гумуса, а активная деятельность макро­флоры вызывает более ускоренную минерализацию органического вещества. По данным Г. Г. Бабаева, в Азербайджане в сероземно-луго- вых темных почвах за 20—25 лет орошения содержание гумуса снизи­лось с 3—3,5 до 1-2%.

При поливах черноземов их структура приобретает пылеватое стро­ение. На поверхности после просыхания образуется плотная слитая корка. Процесс слитообразования сказывается на газовом режиме чер­ноземов; в первую очередь происходит возрастание парциального дав­ления углекислого газа и нарушение карбонатного равновесия. В па­хотном и подпахотном горизонтах почвы становятся глыбистыми, происходит изменение агрегированное™, разрушаются наиболее аг­рономически ценные агрегаты, возрастает объемный вес верхних го­ризонтов и меняется общая пористость на 5-10%.

Вблизи каналов происходят глубокие преобразования в раститель­ном покрове и особенно животном мире. Наблюдается замена псам- мофильной растительности гидрофитной и фреатофитной. Наблюда­ется заметное увеличение продукции наземной фитомассы. Так, в зоне влияния Каракумского канала прирост наземной фитомассы уве­личился в 17 раз (Л. М. Граве). При распашке и обводнении земель в аридных районах Средней Азии исчезает пятнистый полоз, тушкан­чики Северцова и малый, корсак, серый ворон, длинноногий еж, резко сокращается численность черепахи, гребнепалого геккона и линейчатой ящурки. Снижается численность, но возрастает плотность животного населения на нераспаханных участках. Однако наиболь­шие изменения происходит в результате осушения дельт рек, в част­ности Амударьи.

В связи с возрастающими объемами проведения оросительных ме­лиораций в мире экологические последствия от них носят уже не ло­кальный и даже не столько региональный, как крупномасштабный характер.

Дата добавления: 2014-11-29