5617-1 (ВЛИЯНИЕ осушительных систем на природу прилегающих территорий), страница 6

Основная задача исследований заключается в выявлении направления, степени, скорости и масштабов изменений природных комплексов, прилегающих к объектам осушения. Их методика базируется на комплексном физико-географическом подходе.

Изменения природных комплексов в зоне воздействия, осушительных систем.

Факторы, изменяющие природные комплексы.

Определяющее воздействие на изменение природных комплексов оказывают норма осушения и тип дренажа. Норма осушения влияет на величину понижения уровня ПГВ, степень изменения почв и растительности, ширину зоны гидрогеологического воздействия. Установлена тесная связь между нормой осушения и шириной зоны понижения ПГВ (коэффициент корреляции 0,80-0,89), которая особенно четко проявляется в условиях закрытого дренажа.

Климатические и метеорологические условия в значительной мере определяет водно-воздушный режим почвогрунтов, интенсивность почвенных и биологических процессов. Преобладание годовых осадков над испарением способствует переувлажнению земель, однако в летние месяцы водный баланс отличается большой изменчивостью (коэфф. вариации 52-65%), что значительно усложняет временную динамику осушенных природных комплексов.

Рельеф влияет на изменение природных комплексов через морфологические показатели (относительную высоту, уклоны местности, формы микрорельефа и др.) и обуславливает и обуславливает естественную дренированность и исходное увлажнение территории. Установлена зависимость ширины зоны влияния осушения от уклона местности. Она выражается корреляционным отношением равным 0,83.

Механический состав и строение почвогрунтов обуславливают водно-физические свойства почв, их водный режим, гидрогеологические условия территории. Выделено шесть основных типов гидрогеологических условий, в пределах которых ширина зоны влияния осушения на уровень ПГВ колеблется от 0,2-0,4 км на суглинках и торфе до 2-3 км на песчаных почвогрунтах.

В первые годы после осушения наибольшее влияние на природные комплексы оказывают норма осушения, механический состав и строение почвогрунтов, исходное увлажнение территории. В последующие годы увеличивается роль технического состояния дренажа, колебаний гидрометеорологических условий, характера использования прилегающих к системам земель.

Процессы перестройки природных комплексов.

Уже в первый год действия осушительной системы происходит заметное понижение уровня ПГВ. В песчаных грунтах оно почти завершается через 3-4 года, в суглинках – через 5-8 лет после осушения. В течение мая-сентября величина понижения уровня ПГВ значительно меняется. В зоне влияния Крючковской системы в сухое время она достигает 0,8-1,1 м, но во влажные периоды не превышает 0,3-0,4 м. Соответственно с 300-400 м до 100-150 м уменьшается ширина зоны понижения уровня ПГВ (в условиях легких и средних суглинков).

Сезонная динамика уровня ПГВ после осушения существенно не меняется и сохраняет основные черты исходного режима. Однако заметно уменьшается продолжительность стояния высоких уровней зимой и летом и возрастает амплитуда их колебаний за вегетационный период. В условиях Крючковской системы во влажные годы она составляет 0,8-1,2 м против 0,3-0,6 м вне зоны действия дренажа (в сухие годы соответственно – 1,4-1,8 м и 0,7-1,0 м).

Понижение уровня ПГВ ведет к уменьшению влажности почв, которое наиболее интенсивно происходит в первые годы после осушения. У ранее заболоченных легкосуглинистых почв влажность верхнего полуметрового слоя уменьшается в 1,3-1,9 раза в сухие летние погоды. В слое мощностью0-20 см усиливается зависимость влажности от выпадения атмосферных осадков. Одновременно в почвах заметно повышается аэрация (до 22-26%) и активизируется газообмен между верхними горизонтами и приземным слоем воздуха. В результате исходный грунтово-болотный водный режим почв сменяется грунтово-подуболотным, полуболотный – атмосчерно-грунтовым периодически промывным.

Уменьшение влаги в почве привело, с одной стороны, к изменениям теплового баланса и микроклимата, а с другой – перестройке почвообразовательного процесса. По данным В.Н. Адаменко (1979), К.Н. Дьяконова (1982), В.С. Аношко и др. (1984) и других авторов, расход тепла на испарение уменьшается на 8-15%, а турбулентный обмен с атмосферой возрастает на 10-25%. В результате в теплый период температура воздуха в дневное время повышается на 0,5-2,0 ⁰С, а в ночные часы понижается на 2,0-1,8 ⁰С. Увеличение теплопроводности почв обуславливает повышение летних температур на глубине 10-20 см на 0,2-1,7 ⁰С, но одновременно ведет к их более глубокому промерзанию в зимнее время.

Перестройка почвообразовательного процесса выражается в развитии окислительных условий, ослаблении заболачивания, увеличении скорости разложения органического вещества. Уже через2-3- года заметно уменьшается оглеение, создаются условия для периодически промывного режима и выщелачивания химических соединений. Происходит вынос органических веществ и оснований, что ведет к некоторому уменьшению содержания гумуса (в 1,1-1,4 раза), кальция, повышению кислотности на 0,3-0,5 единиц pH. Отчетливо проявляется изменение окислительно-восстановительных условий. В верхних слоях почвы формируется аэробная среда, ниже на границе окислительной и восстановительной зонпроисходит накопление подвижного окисного железа (до 60-100 мг/100 г). в результате этих преобразований через 7-10 лет после осушения дерново-подзолистые глееватые почвы трансформируются во временно переувлажненные и слабоглееватые, дерново-подзолистые и торфяно-подзолистые глеевые – чаще всего в среднеглееватые, торфяно- и перегнойно-торфяно-глеевые – в средне- и сильноглееватые.

Изменение водного режима и свойств почв ведет к трансформации фитоценозов. Заболоченные и переувлажнненые луга, прилегающие к осушителям, через 5-6 лет переходят в осоково-злаково-разнотравные (доля злаков возрастает до 35-75%). Одновременно происходит пространственная дифференциация ассоциаций. Продуктивность лугов меняется не однозначно и зависит от положения их в рельефе, степени увлажнения и других факторов. Чаще всего с осушением связано понижение урожая трав (на 26-33%), особенно в засушливые годы (Дьяконов и др.,1980).

В лесных фитоценозах, прилегающих к осушителям, через 8-12 лет происходит смена типа леса (в полосе шириной до 100 м) или заметное изменение напочвенного покрова. Сосняки и ельники долгомошники переходят в черничники, осоково-сфагновые в зеленомошно-влажнотравные, сфагновые в долглмошники. Одновременно наблюдается изменение прироста деревьев. Оно особенно четко проявилось в сосняках, произраставших ранее в условиях избыточного увлажнения и низкой трофности (прирост повышается на 30-130%), и ельниках в местообитаниях с оптимальным увлажнением (чаще всего понижается на 15-35%). Наиболее резкое повышение и понижение их продуктивности проявляется в первые 6-10 лет после осушения. В последующие годы у большинства обследованных сосен и елей амплитуда колебаний прироста заметно уменьшается, что, по-видимому, связано с адаптацией деревьев к новым условиям произрастания и стабилизирующим действием осушителей.

Как видно из приведенных данных, наиболее значительные изменения природных комплексов в зоне влияния осушительных систем происходят в первые 10-12 лет их функционирования. Затем скорость трансформации замедляется. Однако в ряде случаев в результате ослабления или прекращения действия осушителей наблюдается обратный процесс – вторичное переувлажнение и заболачивание.

Последствия (результат) изменения природных комплексов.

В результате осушения происходит пространственная дифференциация ландшафтов, прилегающих к осушителям. В связи с этим в зоне в влияния осушительных систем выделены две подзоны: значительного и слабого изменения природных комплексов (Емельянов, 1980).

В первой подзоне уровень ПГВ понижается на 0,3-0,8 м, что уменьшает влажность почв в 1,5-2,2 раза. Заметно ослабляется заболачивание, происходит вынос ряда химических веществ и интенсивное накопление окисного железа. Гидрофильные фитоценозы трансформируются в гидромезофильные и мезофильные. Продуктивность лугов падает на 10-30%. Прирост деревьев в ранее недостаточно и умеренновлажных местообитаниях уменьшается на 10-35%, переувлажненных и заболоченных – возрастает на 30-150%.

Во второй подзоне уровень ПГВ понижается на 0,2-0,5 м, влажность почв уменьшается в 1,2-1,7 раза. В связи с этим ослабляется оглеение почв, увеличивается аккумуляция окисного железа. На лугах возрастает доля злаков, в напочвенном покрове уменьшается доля влаголюбивых видов. Прирост деревьев в ранее умеренно влажных местообитаниях возрастает на 20-80%.

Ширина зоны влияния осушения в условиях суглинистых почв – 300-400 м.

Осушение изменило тесноту связей между компонентами природных комплексов. Установлено заметное увеличение изменчивости прироста деревьев в зоне влияния, особенно в тех типах леса, которые четко и однозначно среагировали на осушение (ельниках кисличнках, сосняках долгомошниках и др.). В 78% случаев оно совпадало с направлением изменчивости атмосферных осадков (вне зон влияния в 57%). Одновременно отмечено усиление связи прироста с осадками и коэффициентом увлажнения после осушения. Таким образом, в отличие от подтопленных берегов водохранилищ в зоне влияния осушительных систем возросла роль метеорологических факторов.