Введение
Опустынивание – появление под влиянием хозяйственной деятельности человека ландшафтов, близких к пустынным, с редким растительным покровом. При опустынивании резко снижаются биологическая продукция, видовое богатство и разрушаются почвы. За последние 50 лет в мире подверглось опустынивании свыше 800 млн га земли, основная часть этой площади приходится на районы, расположенные южнее Сахары.
Процессы опустынивания происходят в РФ и соседних странах. В Калмыкии опустынивание произошло на огромных площадях в результате выпаса поголовья овец, которое во много раз превышало пастбищную емкость естественных кормовых угодий. В Астраханской области «лунные пейзажи» окружили районы добычи газа. В Туркмении в 100-километровой зоне вдоль Каракумского канала, имеющего протяженность свыше 1000 км, произошло вторичное засоление почв, и образовались бесплодные пустыни. Свыше 2,5 млн га мертвых пустынь, практически лишенных растительности, возникло при уменьшении площади Аральского моря, уровень которого понизился на 14 м. с этой территории ежегодно на расстоянии 100 км и более выдувается 75 млн т соли, что также усиливает развитие процессов опустынивания. Аральское соль достигает ледников Тянь – Шаня и Памира и ускоряет их таяние, Следы аральской соли обнаружены даже в Северном Ледовитом океане, а ее серьезное влияние будет испытывать значительная часть южных районов России. В таблице показаны доля опустыненных земель в основных засушливых регионов мира.
Опустыненныеплодородные земли (пашня и пастбища) засушливых регионов мира (по Небелу, 1993)
Регион
Площадь, млн га
Доля опустыненных земель, %
Судано– Сахалинская Африка
Южная Африка
Средиземноморская Африка
Западная Азия
Южная Азия
Азиатская часть бывшего СССР
Китай и Монголия
Австралия
Средиземноморская Европа
Южная Америка и Мексика
Северная Америка
Всего
476
305
101
136
304
294
309
495
71
285
390
3166
88
80
83
82
70
55
69
23
39
71
40
61
Проблема опустынивания представляет серьезную угрозу благополучию человечества. Хотя деградация почвы всегда сопутствовала систематическому использованию ее человеком, этот процесс за последние десятилетия ускорился, как раз в тот момент, когда рост народонаселения и прогнозы дальнейшего роста вызывают необходимость резко увеличить производство продуктов питания. Подсчитано, что ежегодно непригодными для использования становятся от 50 до 70 тыс.км² плодородных земель, а главная причина этого катастрофического явления – опустынивание.
В настоящее время из 182 млн га пастбищных земель Казахстана 14 млн га полностью выведены из оборота, а общая площадь деградации превысила 50 млн га.
Впервые об опустынивании заговорили после страшной засухи и голода в Африке в 1968-1974гг., когда погибло свыше 200 тыс. человек и миллионы голов скота. В 1977 году ООН включила опустынивание в Международную повестку дня как всемирную экономическую, социальную и экологическую проблему. Вместе с тем только принятие 17 июня 1994 года Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием дало возможность создать глобальную коалицию по этой проблеме и надежду на успех в этой борьбе.
За последние 20 лет в Казахстане проводятся научно – практические работы по борьбе с опустыниванием. Ученые Института каракулеводства разработали методы закрепления песков Кызылкума и Моюнкума, северных пустынь Западного Казахстана.
Проводятся также работы по восстановлению деградированных пустынь земель. В 9 областях юго – запада Казахстана на деградированных землях создано свыше 200 тыс. га – в Мангистауской области, территория которой отличается большой засушливостью климата.
1. Опустынивание как важная экологическая проблема
Опустынивание представляет собой ярко выраженную глобальную экологическую и социально-экономическую проблему. В XXI веке, на фоне нарастающей численности населения земли, практически полного освоения площадей продуктивных сельскохозяйственных земель и беспрецедентного повышения техногенной нагрузки на природную среду, опустынивание может стать для многих стран основной угрозой успешного социально-экономического развития
Согласно определению Конвенции Организации Объединенных Наций по борьбе с опустыниванием, опустынивание – «деградация земель в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных районах в результате действия различных факторов, включая изменение климата и деятельность человека».
Причинами опустынивания в Казахстане являются как природные, так и антропогенные факторы.
Основным природным фактором, способствующим развитию процессов опустынивания в Казахстане, является внутриконтинентальное положение страны, определяющее континентальность и засушливость климата, скудность и неравномерность распределения водных ресурсов, обуславливающих широкое распространение песков (до 30 млн. га) и засоленных земель (127 млн. га). Условия для развития процессов деградации земель создаются и при нарушении сезонных особенностей почвообразования при воздействии засух. Предпосылкой опустынивания является также слабая сформированность почвенно-растительного покрова и его динамичность. Эти природные особенности Казахстана обуславливают слабую устойчивость природной среды к антропогенным воздействиям (по имеющимся оценкам, около 75 % территории страны подвержены повышенному риску экологической дестабилизации).
Антропогенные факторы, приводящие к возникновению и развитию процессов опустынивания в Казахстане, связаны, главным образом, с такими видами хозяйственной деятельности, как: выпас скота; земледелие; разработка недр; строительство и эксплуатация промышленных, военных и гражданских объектов, ирригационных и линейных сооружений. Опустынивание является также результатом незаконной рубки леса, выкорчевки кустарников и полукустарников на корм скоту и топливо, лесных и степных пожаров, бессистемной рекреации, организации свалок вокруг населенных пунктов, загрязнения почв и подземных вод токсичными веществами, воздействия транспорта.
Основными типами опустынивания в Казахстане, определенными в соответствии с критериями, принятыми в Конвенции по борьбе с опустыниванием, являются: деградация растительности; водная и ветровая эрозии почв; засоление и дегумификация почв; химическое загрязнение почв, грунтовых и поверхностных вод; техногенное нарушение земель и гидрологического режима.
Деградация растительного покрова – это один из самых распространенных и визуально определяемых процессов опустынивания, проявляемых в виде деградации лесов, пастбищных угодий и сенокосов.
Учетная лесистость республики при включении в покрытие лесом земли саксауловых лесопастбищ и зарослей кустарников составляет 4,6 %, реальная лесистость при включении в состав лесов только древостоев составляет 2,3 %.
На деградацию лесопастбищ указывает снижение их полноты, которая за последние десятилетия уменьшилась с 0,52 до 0,47, т.е. на 10 %. Снижение лесистости и сокращение объемов искусственного лесоразведения, угрожают катастрофическим разведением дефляции и деградации пастбищ на преобладающей части пустынь Кызылкум, Мойынкум, Сарыесик – Атырау, других массивов.
Деградация древостоев наиболее заметна в лесах Рудного и южного Алтая, где за последние 40 лет производительность хвойных лесов уменьшилась на 7 %, площадь древостоев пихты – уменьшилась на 13 %. Площадь лесов яблони, произрастающей в Джунгарском и Заилийском Алатау, сократилась на 24 %.
Очень сильно деградируют леса в поймах пустынных рек. Из-за уменьшения влажности почв в результате зарегулирования стока рек в этих лесах происходит нежелательная смена пород. Например, в Чардаринском районе Южно-Казахстанской области около трети древостоев туранги в пойме реки Сырдарьи сменились на малоценные заросли чингила.
Деградация пастбищных угодий и сенокосов. Наиболее негативное и комплексное воздействие на степные экосистемы Казахстана оказала массовая распашка целинных земель.
Пастбищная нагрузка на оставшихся в целинном состоянии землях нарастала, как по мере распашки пастбищ, вытеснившей скот на низкопродуктивные неудоби, так и вследствие одновременного наращивания поголовья скота. Распашка преобладающей части плодородных земель вытеснила и сконцентрировала скот на менее продуктивных недренированных засоленных территориях, включая влажные солончаковые луга приозерных понижений и котловин.
Наибольшей деградации подверглись пастбища, прилегающие к сельским населенным пунктам, отгонам, доильным установкам и колодцам.
По данным Агентства Республики Казахстан по управлению земельными ресурсами по состоянию на 1 ноября 2004 года из 188,9 млн. га пастбищ крайней степени деградации достигли 26,6 млн. га, что выражается в сильном и очень сильном опустынивании. В лесостепной и степной зонах республики пастбища занимали 34,8 млн. га, из них 5,6 млн. га сильно деградированы. Процесс деградации пастбищ имеет тенденцию к возрастанию.
Ветровая и водная эрозии почв. Опустынивание, вызванное ветровой эрозией почв в Казахстане, охватило степные, сухостепные, полупустынные и пустынные ландшафты. Под воздействием ветровой эрозии происходит выдувание тонких почвенных частиц и опесчанивание почв.
В настоящее время можно прогнозировать ослабление вредоносности дефляции на пахотных землях Казахстана, из-за их сокращения. Однако, в аридных зонах республики, особенно на сильно деградированных пастбищах, опасность усиления ветровой эрозии остается.
Одним из наиболее трагичных событий нынешнего века является экологический кризис в Приаралье. Располагаясь в центре пустыни, море оказывало благоприятное влияние на природно-климатические и экологические условия окружающих регионов и было регулятором влажности на обширной территории Приаралья, оградителем суховеев, поступающих из южных пустынь.
Дегумификацияи засоление почв. Процесс дегумификации зафиксирован на всех пахотных и пастбищных землях. Снижение гумусированности связано с невосполнимым выносом питательных веществ путем отчуждения с урожаем.
Из общей площади неполивной пашни опустынено за счет дегумификации в слабой степени – 4,5, умеренной – 5,2 и в сильной степени – 1,5 млн. га. На орошаемых землях на долю дегумифицированных приходится 0,7 млн. га.
Загрязнение почв и грунтовых вод. В последние два десятилетия резко возросла опасность химического загрязнения почв специфическими веществами от химической обработки сельскохозяйственных полей, размещения промышленных отходов, сброса сточных вод, атмосферных выбросов в городах и промышленных центрах. Загрязняют почву и стоки животноводческих комплексов.
Загрязнение подземных вод весьма широко распространено в Казахстане и рассматривается как фактор, следствием воздействия которого может быть опустынивание земель, вторичное засоление почв, растительности, ухудшение условий питьевого водоснабжения. Наибольшую степень загрязнения создают предприятия добычи и переработки полезных ископаемых, химические и другие производства, имеющие токсичные отходы, массивы орошения, животноводческие комплексы, городские агломерации и т.д.
Техногенное опустынивание. Развитие индустриального производства в Казахстане и разработка месторождений полезных ископаемых, сопровождались строительством транспортной и инженерной инфраструктуры, интенсивным изъятием и загрязнением водных и земельных ресурсов, прямым и косвенным отрицательным воздействием на экосистемы. Наряду с этими видами воздействия, на процессы техногенного опустынивания существенное влияние оказывали выбросы токсичных веществ в воздушный бассейн, отмечались даже случаи прямого воздействия токсичных промышленных выбросов на растительность.
Современная социальная обстановка в Казахстане характеризуется тем, что из областей, находящихся в пустынной зоне, ежегодный отток населения достигает уровня сотен тысяч человек. Низкий уровень жизни населения, неполноценное питание, недостаточное медицинское обслуживание, непригодная для употребления питьевая вода, пыльные и солевые бури, явившиеся следствием нарушения экологического равновесия и деградации среды обитания, привели к резкому ухудшению состояния здоровья населения, сокращению продолжительности жизни, снижению прироста населения, что является предвестником демографического неблагополучия.
В регионах, подверженных опустыниванию, наиболее высокая детская смертность. Эколого-санитарное давление является причиной общего отставания в развитии детей, анемии, врожденных аномалий, психических расстройств, сердечно-сосудистой недостаточности.
2. Опустынивание Алматинской области.
Алматинскаяобласть является крупным регионом в юга – восточном Казахстане. Наибольшая протяженность с севера на юг – 525 км, с запада на восток – 570 км. На севере Алматинская область граничит с карагандинской и Восточно – Казахстанской областями, на востоке – с КНР, на юге – с Киргизией, на западе – с Жамбылской областью.
Физико– географические условия Алматинской области отличаюся особой индивидуальностью и контрасностью. Причин этому несколько: большая протяженность с запада на восток, соседство противоположных по направленности вертикальных движений тектонических структур; разнообразный характер орографического строения; большая амплитуда расчленности рельефа, что обуславливает высотную поясность в горных областях.
Сложное геоллго – геоморфологическое строении территории Алматинской области объясняется соседством двух основных типов морфоструктур: Иле – Балхашской впадины и Тянь – Шанького орогенного пояса.
Положение горных сооружений Алматинской области среди пустынь умеренного и субтропического поясов объясняет преобладание пустынных и степных горных ландшафтов, отсутствие сплошной зоны лесов, наличие крупных регионов оледенения.
Значительные размеры территории области, ее внутриконтинетальое бессточное положение, орографическая и климатическая неоднородность большое разнообразие речных систем.
Территория области относится к Балхашскому и Алакольскому водосборным бассейном. Характерная черта гидрографии бассейна – густая речная сеть в горной части и редкая в равнинной. Основная масса поверхностных вод формируется в пределах высокогорных хребтов, стекая на северо-запад области. Наиболее значительными являются реки: Иле, Каратал, Аксу, Лепсы, относящиеся к бассейну озера Балхаш (более 90 % рек) и Тентек, Оленти, Жаманты, Ыргайты, примыкающие к бассейну Алакольской впадины (около 10 %). Большинство рек, не доходя до озер, теряются в песках.
Геолого-геоморфологическое строение территории области предопределяет значительные запасы пресных подземных вод. Воды в основном арьезианские и относятся к Арало – Балхашскому, Алакольскому, копа – Илийскому, Кегень – Каракаралинскому, Текесскому бассейнам. Пластовые и трещинные воды тяготеют к межгорным впадинам и относятся к Джунгарскому и Кунгей – Алатаускому бассейнам. Подземные воды северо-восточной части области входят в состав Северо – Балхашского бассейна трещинных вод и залегают на глубине от нескольких десятков до 300 и более метров.
Физико– географические условия Алматинской области определили большой набор природных зон – от пустынь до высокогорий. Северная часть представлена песчаными, значительно меньше – глинистыми пустынями. К югу пески сменяются подгорной наклонной равниной; далее распространены лессовые предгорья, переходящие в высокогорные хребты Джунгарского Алатау и Заилийского Алатау. Последние разделены между собой Илийской впадиной. Разнообразие рельефа, материнских пород, различные климатические условия определили большой набор типов почв и растительности.
Основная часть равнинной территории Алматинской области занята полынной, многолетнесолянковой, петрофитно — и псаммофитнокустарниковой, злаковой, эфемероидной, галофитнокустарниковой, галофитнозлаковой растительностью. Разнообразие пустынных сообществ обусловлено почвенно-литологическим условиями и вертикальной расчлененностью рельефа.
Геолого-геоморфологические особенности строения территории Алматинской области, в частности физические свойства подстилающей поверхности, характер рельефа приводит к неоднородному распределению атмосферного давления, резким контрастом температур, отсутствию или образованию облачности, продолжительности солнечного сияния.
Годовой ход атмосферных осадков определяется действием слабо выраженной иранской ветви полярного фронта (осенний период) и проникновением в летний период иссушенных воздушных масс западных циклонов. Среднегодовое количество осадков варьирует от 150 мм (Балхаш) до 200 мм (вдоль нижнего течения реки Иле), с преобладанием осадков зимне-весеннего периода. К самым влажным месяцам в году относятся декабрь и январь, хотя число дней с осадками в холодный период года незначительно, порядка 80-100 дней.
Средняя температура июля практически на всей территории поднимается до 26-27°С. Максимальные значения температуры воздуха летом зафиксированы на метеостанциях «Балхаш» (41°С) и «Талдыкорган» (43°С). Продолжительность безморозного периода со средней суточной температурой воздуха выше 5°С (начало вегетационного периода) составляет 180-220 дней, а сумма средних суточных температур воздуха выше 5° изменяется от 3000° до 3800°. Сумма средних суточных температур воздуха выше 10° варьирует от 2400° до 3600° и характеризует термические ресурсы вегетационного периода равнинной части области. Продолжительность безморозного периода составляет 140-160 дней.
В равнинной части преобладают ветры северо-восточного и восточного направления (60%). В феврале-марте преобладающее направление ветра от юго-восточного и восточного к западному, в апреле – к северо-западному, для мая-июня характерно южное и юго-восточное направление.
Достигая засушливы и жарких пустынь и полупустынь Алматинской области, воздушные массы формируются и приобретают свойства тропического воздуха; с юга Средней Азии в пустынную зону Казахстана выносятся тропические массы местного происхождения, повышающие температуру воздуха летом.
Необходимо также отметить, что ветровой режим равнинной части области характеризуется преобладанием ветреной погоды в течении всего года (преимущественно ветры северных румбов). По направлению к горам скорость ветра постепенно снижается: в предгорных районах средняя годовая скорость ветра не превышает 2-3 м/сек, с повторяемостью – 14% (метеостанция «Талдыкорган»)
Следовательно, особенностью климата Алматинской области являются высокая температура воздуха в вегетационный период, незначительное количество атмосферных осадков, низкая относительная влажность воздуха, испаряемость влаги почвой и водной поверхностью, что способствует развитию засухи и ветровой эрозии.
Засуха представляет собой одно из опасных явлений природы в теплое полугодие, наносит огромный материальный ущерб сельскому хозяйству, снижая урожайность зерновых культур и пастбищ. Особенно губительна засуха в весенне-летний период.
Проблемами климатических и циркуляционных условий возникновения, сохранения засух посвящено большое количество научных работ.
В последнее время многие исследователи используют параметр Si, предложенный Д.А. Педем
∆T σR
Si = — = —
σT ∆R
Si– интенсивность атмосферно-почвенной засухи на i-й станции: ∆T, ∆R– отклонение от нормы значений температуры воздуха, осадков и влажности деятельного слоя почвы, σT, σR — средние квадратичные отклонения указанных метеорологических величин. При Siбольше 0 – атмосферная засуха, а при Siменьше 0 – избыточное увлажнение. По сиепени интенсивности засухи подразделяются на слабые (Si= 1,0-2,0), средние (Si= 2,0-3,0) и сильные (Siбольше 3).
Мы рассмртрим тоько атмосферные засухи за последние 15 лет.
Параметр Siопределяется для 7 метеостанций, относительно равномерно расположенных на территории Алматинской области, по данным каждого теплого полугодия (апрель-август) за 1990-2005 годы. В качестве исходного материала были использованы данные по количеству месячных осадков и средней месячной температуры воздуха.
В пределах Алматинской области с 1990 по 2005 годы максимальные значения засушливости (Smax) наблюдались на 7 метеостанциях (табл. 1).
Они позволяют выявить районы, где интенсивность засух становится опасной.
Экстремалныезначения Siпри засухах Smax
Таблица1
Станции
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
1. Кеген
2. Нарынколь
3. Талдыкорган
4. Алматы
5. Жаланашколь
6. Баканас
7. Матай
Среднее
2,3
2,1
2,2
1,6
1,5
2,1
2,3
2,0
1,8
1,0
2,0
2,1
1,0
2,2
1,7
1,7
1,9
1,8
1,7
1,6
1,8
1,7
1,4
1,7
1,2
2,0
1,7
2,2
0,8
1,3
2,0
1,6
1,4
1,8
1,3
1,3
1,1
1,9
1,5
1,6
Из данных таблиц видно, что засухи наблюдаются периодически на всех исследуемых станциях. При этом Smaxизменяется в пределах о 0,8 (ст. «Жаланашколь») до 2,3 (ст. «Кеген», «Матай»).
Данные таблицы показывают, что в апреле, в среднем для территории значение Smax= 2,0. При этом наибольшее значение Smax(2,0-2,3) отмечаются в центральной и юго-восточных частях Алматинской области (стананции «Кеген», «Матай», «Талдыкорган»). Апрель – наиболее засушливый по отношению к другим месяцам.
В мае и июне, в среднем, на территории значение Smax= 1,7, на отдельных станциях наблюдается некоторое уменьшение по сравнению с апрелем: Smaxколеблется в пределах от 1,0 до 2,0. в мае наметилось уменьшение Smaxна станциях «Кеген», «Нарынколь», «Жаланашколь», «Ма