Статья: Влияние почвенного покрова и гидрологических условий на динамику экологического состояния Ширванской степи

Результаты исследования и их обсуждение

Процесс засоления почвы определяется согласно проценту сухого остатка солей в почве толщиной до 100 сантиметров. По количеству содержания солей от 0,25 % до 3 % и более почвы района исследований распределены по различным ареалам. Особенно много солончаков в средней и южной части Ширванской равнины (табл. 1)

Таблица 1. Засоленность земель Кура-Аразской низменности

Как видно из табл. 1, 60% (214,0 тысяч га) земель равнины, расположенных в зоне влияния оросительных систем, подвержены засолению в различной степени. Имеющиеся данные показывают, что 1/3 орошаемых земель подвержены засолению в средней и сильной степени.

По имеющимся данным определено, что количество солей и их миграция увеличивается с запада на восток. Наблюдения показывают, что из-за наклона поверхности этой равнины с севера на юг площадь засоленных почв увеличивается в том же направлении.

Полученные лабораторные данные позволили установить степень минерализации грунтовых вод на различных участках территории и возможности их использования в зависимости от их показателей. В районе формирования поверхностного стока и подземных вод (горы, предгорья, предгорные шлейфы) поверхностные и подземные воды обычно слобоминерализованы и в зависимости от состава пород имеют гидрокарбонатно кальциевый и гидрокарбонатно натриевый типы минерализации. Грунтовые воды с минерализацией 1-10 г/ дм3 расположены в межконусных понижениях и в пределах орошаемых земель равнины. Минерализация грунтовых вод в пределах 10-50 г/л характерна для северной и юго-восточной частей равнины.

Количественные и качественные показатели отдельных ландшафтных единиц всесторонне отражают не только экологическое разнообразие территории, но и хозяйственные возможности экосистем, без учета которых практически невозможны рациональная организация фермерских хозяйств, проведение мелиоративных мероприятий, ландшафтное планирование местности, определение количества минеральных и органических удобрений.

Наблюдения, проведённые нами, показали, что на участках конусов выносов и в межконусных понижениях рр. Турианчай, Геокчай, Гирдиманчай, Ахсучай на месте серо-бурых сероземных, сероземно-луговых и других почв формируются более плодородные культурно-гидроморфные почвы. На орошаемых массивах, особенно в бессточных понижениях и котловинах, где уровень минерализованных грунтовых вод находится близко к поверхности (более 1,5 м) и имеет слабый отток, происходит заметное переувлажнение, осолонцевание, соленакопление, что в конечном итоге увеличивает гидроморфизацию агроландшафтов.

Надо отметить, что на Кура-Аразской низменности с запада на восток мелиоративные условия резко ухудшаются, усиливается аридизация ландшафтов. В полупустынных ландшафтах юго-восточной части Ширванской равнины коэффициент антропогенизации уменьшается с 0,53-0,65 до 0,17-0,33.

Речная сеть, гидрологические и гидрогеологические особенности исследуемой зоны показывают, что природные вещества и циркуляция энергии сформировали здесь условия оттока тепла и воды от предгорий до реки Куры. В донных отложениях рек накапливается 0,3-0,5 г/л соли, в составе которых преобладают гидрокарбонаты и сульфаты кальция и магния [5].

Неурегулированные поливы (несвоевременность поливов, избыток или недостаток поливных норм) почв еще более усугубляет интенсивность процессов эрозии почвы. В результате этого в исследуемом регионе с каждого гектара за год вместе с почвой вымывается 200-400 кг гумуса, 30-40 кг азота, 100-120 кг фосфора, 300-500 кг калия. Надо отметить, что на восстановление указанного количества элементов требуется несколько веков [5].

За исключением Куры, речная сеть Ширванской степи формируется на Большом Кавказе. Самый большой расход воды наблюдается на реке Турианчай (17,9 м3/сек) и Гекчай (14,4 м3/сек). В целом, годовой сток рек Ширвана, являющихся левыми притоками Куры, составляет 1,5 млрд м3, что больше, чем сток правых притоков Куры. Нужно учесть, что количество осадков, выпадающих в бассейны рек Ширвана больше, чем количество осадков, выпадающих в Ширванской степи в 1,5-2 раза, что объясняется тем, что большое количество осадков характерно для горной территории Большого Кавказа, где формируется сток этих рек. Слой стока изменяется между 386 мм (р. Гирдыманчай) и 127 мм (р. Ахсу). В 2014-м году воды этих рек не дошли до устьев (табл. 2).

В Ширванской степи речные и подземные воды составляют 70 % воды, необходимой для бытовых и оросительных целей. 50-60 % оросительной воды забирается из Верхне-Шиванского канала. Сложность водного режима рек требует применения гидротехнических сооружений (гидроузлов и регулирования), в состав которых входят одна или несколько плотин и водохранилищ, которые позволяет аккумулировать «излишки» воды во время прохождения больших расходов (в период снеговых и дождевых паводков).

Таблица 2. Гидрографическая характеристика рек, стекающих по Ширванской равнине

Как все другие реки, реки Ширвана отличаются по химическому составу. На него влияют геологическое строение, климат, условия заселенности и урбанизации на территории [6]. В зависимости от данных условий воды рек на территории по составу делятся на гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные.

Регулирование речного стока рек (Кура и реки, формирующиеся в области Большого Кавказа - Алиджанчай, Турианчай, Геокчай, Гирдыманчай, Ахсучай), орошающих Ширванскую равнину, путем перераспределения во времени объема естественного стока, является необходимым условием рационального использования рек, осуществляется водохранилищами в соответствии с требованиями водопользователей.

В результате анализа опытных данных, условий тепла и влагообеспечения, характера поверхностного стока, химического состава подземных вод, литологического состава, фильтрационных свойств и засоления почвогрунта, минерализации и глубины залегания грунтовых вод, а также особенностей хозяйственного использования составлены карты (рис. 2) оптимизации ландшафтов равнины.

В них даются рекомендации по предотвращению нежелательных процессов с использованием гидромелиоративных мероприятий, фитомелиорации, охраны ценных природных комплексов, повышения эффективности использования агроландшафтов и т.д.

Выяснилось, что в целом, воды большинства рек по составу являются гидрокарбонатными [6]. В среднем и нижнем течении реки Гирдыманчай, в реках Ахсу и Пирсаат формируются сульфатные воды с преобладанием натрия. Среди рек Ширвана Гекчай и Турианчай обладают средним уровнем минерализации. Высокий уровень минерализации в летние месяцы отмечается в среднем и нижнем течении рек равнины. В районе перехода к равнинным территориям воды отличаются высокой жесткостью (9 мг/экв). Надо отметить, что, степень минерализации и жесткость воды может изменяться в зависимости от времени года.

В Ширванской равнине озера и водохранилища практически отсутствуют. Для круговорота энергии, воды, микро и макроэлементов важно наличие влаги, поэтому создание небольших водоемов дало бы хорошие результаты для рационального использования оросительных систем.

Рис. 1. Карта-схема функционального зонирования Ширванской равнины. І - наклонная равнина отличающаяся в некоторых местах холмистостью, ІІ - центральная Ширванская равнина состоящая в некоторых местах из углублений и оврагов, III - территории прибрежных районов реки Кура

Необходимо также отметить, что использование устаревших оросительных систем влияет на интенсификацию развития современных природных и антропогенных, в том числе, экогеохимических процессов. В последние годы освоение полупустынных и сухостепных ландшафтов к сожалению, привело к ухудшению экологической ситуации и сокращению популяций диких животных (лиса, барсук, лесные мыши, зайцы и т.д.). На ухудшение экологической ситуации сильное воздействие оказало также использование пестицидов.

Положительные и отрицательные процессы, происходившие в Ширванской равнине за последние 150-200 лет, говорят о многократном изменении ее природных условий. Засушливость климата в Ширванской равнине привело к образованию полупустынь и сухих степей. Луговые почвы на территории исследований постепенно трансформируются в полупустынные почвы.

Исследования показывают, что в настоящее время есть возможность сделать природные условия Ширванской равнины более производительными и комфортными [3]. При рациональном использовании почв улучшается их структура и, в целом, физико-химические свойства. Для обеспечения активного обмена веществ между различными средами в Ширванской степи приходится создавать лесополосы, плантации из многолетних насаждений. Для благоприятного взаимодействия почвообразующих пород и поверхностных отложений, необходимо осуществлять посевы трав или же применять севообороты.

Необходимо также отметить, что на территории Ширванской степи за последние десятилетия выявлено увеличение среднегодовых температур (на 0,7 °С), рост годового количества осадков в 1,3 раза, особенно за период с температурами > 10°С - в 1,8 раза.

Направленные изменения содержания ионов водорастворимых солей в почвах Ширванской степи происходят в верхних почвенных горизонтах (030 см.). Динамика водорастворимых солей в почвах Ширванской степи связана с характером водного стока во время половодий. Увеличение водного стока привело к вымыванию солей из почв лугов среднего и низкого уровня. Из почвенного раствора были вымыты в основном наиболее токсичные для растений ионы С1-, №+. Общее рассоление за наблюдаемый период составило 15%. Тип засоления «сдвинулся» от хлоридного к сульфатному. Это значит, что в целом произошло рассоление верхних горизонтов почвы на больших площадях, что является благоприятным изменением.

В результате проведенных исследований основных агроландшафтов Шир- ванской равнины сделан вывод, что самые благоприятные условия в формировании и развитии экологически устойчивых условий создаются на незасоленных почвогрунтах (глубина залегания грунтовых вод - более 1,5 м) при содержании водопрочных макроагрегатов (более 0,25 мм) около 60-80% и микроагрегатов (менее 0,25 мм) около 30-40 % при влажности от максимальной молекулярной до полевой влагоемкости. С целью улучшения агрофизических свойств почвогрунтов, а также повышения эффективности мелиорации засоленных и солонцеватых почв тяжелого гранулометрического состава необходимо повышать водопроницаемость почвогрунтов, способность накопления и сохранения ими почвенной влаги путем обработки в период физической спелости и промывки засоленных участков. Также необходимо создавать системы полезащитных лесных полос и вводить почвозащитные севообороты, регулировать применение минеральных и органических удобрений, широко распространять противоэрозионные мероприятия и химическую мелиорацию, направленную на борьбу с процессами засоления почв.