Методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в Крыму
Представлені методика та алгоритм створення геоінформаційних моделей обліку допустимих норм ерозії. Представлены методика и алгоритм создания геоинформационных моделей учета величины допустимых норм эрозии. The methodology and algorithm of the geoinformation models creation for the recording accoun...
Saved in:
| Date: | 2005 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Кримський науковий центр НАН України і МОН України
2005
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10704 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в Крыму / Е.И. Ергина, С.Д. Кошлатый // Культура народов Причерноморья. — 2005. — № 73. — С. 148-151. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859805773871185920 |
|---|---|
| author | Ергина, Е.И. Кошлатый, С.Д. |
| author_facet | Ергина, Е.И. Кошлатый, С.Д. |
| citation_txt | Методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в Крыму / Е.И. Ергина, С.Д. Кошлатый // Культура народов Причерноморья. — 2005. — № 73. — С. 148-151. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Представлені методика та алгоритм створення геоінформаційних моделей обліку допустимих норм ерозії.
Представлены методика и алгоритм создания геоинформационных моделей учета величины допустимых норм эрозии.
The methodology and algorithm of the geoinformation models creation for the
recording accounting of the possible rates of erosion value are presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:16:13Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ергина Е.И., Кошлатый С.Д.
МЕТОДИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДОПУСТИМЫХ НОРМ ЭРОЗИИ КАК
ОСНОВНОГО КРИТЕРИЯ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В КРЫМУ
148
Ергина Е.И., Кошлатый С.Д.
МЕТОДИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДОПУСТИМЫХ
НОРМ ЭРОЗИИ КАК ОСНОВНОГО КРИТЕРИЯ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ
ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В КРЫМУ
Водная эрозия и дефляция активно воздействуют на строение агроландшафтных систем. Это воздей-
ствие в последнее время, в связи с интенсивным использованием почвенных ресурсов, носит часто катаст-
рофический характер. В условиях неправильной хозяйственной деятельности интенсивность эрозии почв
возрастает в десятки и сотни раз. Разрушенные эрозией почвы не могут быть восстановлены в их первона-
чальном состоянии из-за низких темпов компенсационного почвообразования. Следствием проявления
эрозии почв является снижение качества почвенных ресурсов. В Украине, в связи с высокой распаханно-
стью территории (82%), эрозия достигла огромных масштабов. На территории нашей страны водной и
ветровой эрозии подвергается свыше 14,9 миллиона гектаров сельскохозяйственных угодий, или 35,2% от
их общей площади. В составе эродированных земель насчитывается 4,5 миллиона гектаров средне и силь-
носмытых, в том числе 68 тысяч гектаров тех, которые полностью утратили гумусовый горизонт. В целом
по Украине прирост таких эродированных земель составляет 80–90 тысяч гектаров [5].
Особенности физико-географического положения, геоморфологические, литологические, биоклима-
тические особенности Крымского полуострова обусловили многообразие разновидностей почв, их специ-
фичность и мозаичность почвенного покрова. А интенсивная сельскохозяйственная освоенность террито-
рии Крымского полуострова с древнейших времен привела к значительной трансформации почвенных
свойств. Среди наиболее масштабных и наиболее уязвимых свойств почв находится процесс эрозионной
трансформации.
В Крыму сильной эрозии подвержено 60% распаханных земель. Наиболее широко эродированные
почвы представлены в агроландшафтах Южнобережья (в районе города Ялты – 100%, города Алушты –
54%) и в границах следующих административных районов: Черноморского (45%), Бахчисарайского
(46%), Белогорского (39%), Симферопольского (32%), Раздольненского (28%), Первомайского (23%),
Сакского (22%) [5]. В равнинной части Крыма почти половина пахотных земель подвержена, кроме вод-
ной, еще и ветровой эрозии
В связи с тем, что значительные площади склоновых земель в Крыму подлежат распашке (до 9-10°
включительно), на таких землях процессы эрозии проявляются наиболее интенсивно [2]. По площади
смытых почв в Крыму выделяются склоны крутизной 1–2° – 60 тысяч гектаров, или 3,7% от общей пло-
щади сельскохозяйственных земель; на склонах 2–3° - смытых почв 29,3 тысячи гектаров, что составляет
2,4% от общей площади; на склонах 3–5° – смытых почв 20,13 тысячи гектаров, или 1,6% от общей пло-
щади; на склонах 5–7° – смыто 1,68 тысячи гектаров, или 1,7% от общей площади; и на склонах крутизной
свыше 7° - площадь смытых почв равна 0,9 тысячи гектаров, или 0,06% от общей площади сельскохозяй-
ственных земель [6]. Эрозии подвергнуты почти все регионы Крымского полуострова, но наиболее повре-
жденными являются районы степной и предгорной части полуострова. В материалах Региональной про-
граммы защиты почв Республики Крым от водной и ветровой эрозии и других видов деградации [6] при-
ведены данные о среднегодовом сносе плодородного слоя почвы в результате проявления процессов эро-
зии. Для территории северного Крыма эти показатели равны 1,8–5,3 т/га, в северо-западном и западном
Крыму, а также на Керченском полуострове потери почвы составляют 12–15 т/га, в предгорном Крыму –
16–22 т/га. Максимальные значения эрозионных потерь почвы в горном Крыму – 46,5 т/га. Все это, гово-
рит о проявлении ускоренной эрозии. Если в естественных ландшафтах процесс почвообразования обычно
компенсирует небольшие величины естественной (“геологической”) эрозии почв, то в современных агро-
ландшафтах скорость эрозионного разрушения почв намного превышает компенсационное почвообразо-
вание.
Для оценки эрозионной опасности и эффективности противоэрозионных мероприятий единственным
критерием может быть только соотношение темпов почвообразования (ДНЭ) и смыва почвы. Эффектив-
ная борьба с эрозией возможна только в том случае, если современные темпы эрозии будут равны или ни-
же заранее определенного уровня, который теоретически позволяет поддерживать баланс между скоро-
стью эрозионных потерь и интенсивностью почвообразования. При длительном использовании эрозионно-
опасных земель почвы могут достичь оптимального плодородия только в том случае, когда в каждой точ-
ке склона будет наблюдаться автохтонный тренд почвообразования, который характеризуется достижени-
ем почвой климакса (квазиклимакса), то есть ситуации квазиравновесия с окружающей средой [8]. При та-
ких условиях скорость почвообразования должна быть всегда больше скорости эрозии.
При современных условиях производства для средних величин почвообразования на склоновых зем-
лях (Gс, т/га) и поверхностной эрозии (W, т/га) это утверждение приобретает вид [9]:
(Gс-W) > 0. (1)
В настоящее время имеются достаточно надежные расчетные схемы, позволяющие определить интен-
сивность проявления эрозионных процессов в отдельных природных зонах: модели Швебса Г.И. [10],
Мирцхулавы Ц.Е. [3], Evrozem, американские модели WEPP, “Уравнение почвенной эрозии США”
[11;12]. Однако имеющиеся данные о скорости формирования гумусового горизонта отдельных генетиче-
ских типов очень противоречивы – иногда приводимые в литературе значения для одних и тех же почв от-
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
149
личаются на порядок. Анализ существующих подходов к определению допустимых норм эрозии показы-
вает, что наиболее обоснованными рекомендациями по определению допустимых норм эрозии нужно счи-
тать те, которые учитывают скорости почвообразования. В нашей работе величину Gc будем определять
как допустимые нормы эрозии (ДНЭ).
Имеющиеся методики определения скоростей почвообразования (ДНЭ) достаточно противоречивы,
методически не обоснованы, не учитывают природные предпосылки формирования почвенного покрова и
чаще всего завышены, что приводит к ошибкам при проектировке почвозащитных мероприятий. Напри-
мер, в Украине в рекомендациях ученых Института охраны почв для всех почв фигурирует величина в 5
т/га [7]. В Крыму в работах Крымского филиала Института «Земпроект» УААН в качестве величины до-
пустимых норм эрозии принимается значение 3 т/га.
Для оценки скорости формирования гумусового горизонта в обосновании допустимых эрозионных
потерь почвы необходимы количественные характеристики процесса формирования почв во времени. По-
лучению таких сведений может способствовать метод дневных хронорядов почв, позволяющий просле-
дить процесс почвообразования путем изучения разновременных площадок. Оценка величины ДНЭ, с ис-
пользованием математических моделей, основанных на изучении естественных и временных аспектов
формирования почвы является необходимым этапом при разработке современных подходов к созданию
автоматизированной системы оценки эрозионной ситуации в Автономной Республике Крым, а также при
создании экономических моделей управления состоянием почвенных ресурсов. Наиболее информативным
и актуальным подходом, позволяющим представить данные в виде современных требований, является ис-
пользование ГИС-методов.
Актуальность темы диктуется еще и тем, что уже сейчас для стран, желающих вступить в Европей-
ское Сообщество, существует обязательное требование функционирования национальной Единой админи-
стративно - управляющей системы (IACS), включающей данные по всем земельным участкам и земле-
пользователям.
Такая система просто необходима для эффективной реализации программ субсидирования производи-
телей сельхозпродукции и контроля за использованием этих субсидий, сумма которых по Евросоюзу со-
ставляет несколько десятков миллиардов евро. В США большое число подобных и других сельскохозяй-
ственных программ и проектов, основанных на использовании информационных технологий, среди кото-
рых особое место отводится ГИС, очень активно реализуется многочисленными агентствами, относящи-
мися к министерству сельского хозяйства (USDA).
Цель работы: представить алгоритм создания автоматизированной системы оценки эрозионно-
опасных территорий АРК на основе методики расчета допустимых норм эрозии для склоновых сельскохо-
зяйственных угодий.
После проведенных полевых исследований разновозрастных почв представим результаты почвенно-
хронологических исследований в виде:
Н = Н(пр)( 1- exp(-λТ)), (2)
где Н – мощность гумусового горизонта (Н+НР), мм;
Н(пр) – предельная мощность гумусового горизонта, (мм) ;
λ – коэффициент;
Т – время формирования гумусового горизонта (годы).
Данная модель позволяет перейти к моделированию скоростей почвообразования.
После необходимых преобразований выражение примет вид:
G= re ln(1 - H/Н(пр)), (3)
где G – скорость почвообразования (мм/год);
r – коэффициент;
Значения показателя r для различных видов почв будут различными. Различия в скоростях почвообра-
зования представим посредством учета разницы энергетических затрат почвообразования [1] на склоно-
вых участках, которые наиболее полно отражают закономерности гидротермических изменений на терри-
тории Крымского полуострова, а также позволяют учитывать микроклиматические особенности почвооб-
разования на склонах различной крутизны и экспозиций.
С учетом энергетических затрат на почвообразование нами была получена модель скоростей естест-
венного почвообразования для склоновых почв Крымского полуострова.
Gс=Gп· (41,87 R·kr·exp(-18,8· ((R·kr)0,73)/Р0·k0)) /Qп , (4)
где G – скорости почвообразования (с – на склоне, п – на плакоре);
Q – энергетические затраты на почвообразование (с – на склоне, п – на плакоре).
kr – коэффициент, учитывающий экспозицию склона и уклон;
Р0 – количество осадков на плакорном участке (мм);
k0 = γ · kr, где γ – параметр.
Используя модель (4), нами вычислены скорости почвообразования для склонов различной крутизны
и экспозиций для основных рядов почв Крымского полуострова.
В условиях современного хозяйственного использования почв при определении допустимых норм
эрозии необходимо принимать во внимание, что скорости естественного почвообразования необходимо
корректировать эмпирическими коэффициентами, позволяющими учитывать особенности “культурного”
почвообразования [4]. Скорость почвообразования в хозяйственных условиях будет определяться в основ-
Ергина Е.И., Кошлатый С.Д.
МЕТОДИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДОПУСТИМЫХ НОРМ ЭРОЗИИ КАК
ОСНОВНОГО КРИТЕРИЯ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В КРЫМУ
150
ном количеством и биохимическим составом поступающих в почву растительных остатков. Учет этих ве-
личин в модели определения допустимых норм эрозии можно провести путем введения поправочных ко-
эффициентов в модель (4).
На практике значительный интерес представляет соотношение между величинами эрозионного смыва
почв и скоростями их самовосстановления. С помощью предложенной нами методики можно провести та-
кую оценку для любой территории Крымского полуострова, т.е. получить количественную оценку модели
(1). Разность между эрозионными потерями почвы и скоростью почвообразования иллюстрирует необхо-
димость создания мероприятий по противоэрозионному обустройству территории или нерациональность
их использования на той или иной конкретной территории. Данная методика позволяет также оценить
эффективность уже существующих мероприятий или проектируемых с учетом временного аспекта ис-
пользования почвенного ресурса.
Таким образом, наличие четко обозначенных математических зависимостей дает богатый материал
для пространственного анализа эрозионной составляющей и величины ДНЭ (рис. 1) в комплексе сущест-
вующих методик оценки (в том числе, денежной) качественного состава земель АРК. Геоинформационные
технологии как основной инструмент управления пространственными данными на практике доказали
свою состоятельность не только для решения учетных задач, но и синтеза пространственных моделей с
новыми свойствами, полученными в результате математической обработки существующих геоданных.
Рис. 1. Алгоритм создания синтезированной карты допустимых норм эрозии
Внедрение компьютерных технологий позволяет не только значительно упростить использование ин-
формационных баз и снизить вероятность возникновения ошибок. Такой подход позволяет применить но-
вые методы и принятия управленческих решений на основе анализа данных. К этой категории относится и
предлагаемый проект.
Данная методика служит основой для создания блока учета эрозионной ситуации на территории при
создании автоматизированной системы оценки качества земельных ресурсов
Выводы
Разработанная методика оценки противоэрозионной устойчивости территории, которая основана на
математических моделях почвообразования, имеет значительные преимущества перед существующими
методиками определения допустимых норм эрозии:
§ данные модели построены с учетом временных особенностей почвообразования и отражают
закономерности формирования почв при данных условиях почвообразования; учитывают
естественные климатические особенности;
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
151
§ разработанные математические модели наиболее полно отражают спектр территориальных особенно-
стей почвообразования, что дает возможность использовать расчетные методы для любых участков
(плакорных, склоновых);
§ посредством введения поправочных коэффициентов возможен переход к оценке ДНЭ при условии
антропогенного использования земельных ресурсов;
§ широкое использование картографического материала и математического аппарата позволяет приме-
нять данную методику при составлении ГИСов и полной автоматизации данной величины;
§ современное развитие ГИС-технологий в совокупности с предлагаемым математическим аппаратом
позволяет разработать технологию получения практических результатов в виде синтетической цифро-
вой карты ДНЭ некоторого участка, района, региона;
§ создание автоматизированного блока оценки эрозионной устойчивости территории позволит на более
высоком количественном и качественном уровне рассматривать перспективы использования
земельных ресурсов Крыма, что позволит проводить более качественную их оценку.
Источники и литература
1. Волобуев В.Р. Энергетика почвообразования// Изв. АН СССР. – Сер. биолог. – 1959. – №1. – С. 45–54.
2. Кочкин М.А. Почвы, леса и климат горного Крыма и пути их рационального использования / Никит.
бот. сад. Научн. труды. Т. 38. – М.: Изд-во Колос, 1967. – 260 с.
3. Мирцхулава Ц.Е. Инженерные методы расчета и прогноза водной эрозии. – М.: Колос, 1970. – 240 с.
4. Муха В.Д. Общие закономерности и зональные особенности изменения почв главных генетических
типов под воздействием сельскохозяйственных культур. Автореф. дис. …д-ра с-х наук. – Харьков,
1979. – 36 с.
5. Позаченюк Е.А. Введение в геоэкологическую экспертизу. – Симферополь: Таврия, – 2000. – 270 с.
6. Региональная программа защиты почв Республики Крым от водной, ветровой эрозии и других видов
деградации. Академия аграрных наук. Институт землеустройства. Крымский филиал. – Симферополь,
1995. – 230 с.
7. Справочник по почвозащитному земледелию / Под ред. И.Н. Безручко, Л.Я. Мильчевской.- К.: Уро-
жай, 1990. – 278 с.
8. Таргульян В.О. Развитие почв во времени/ Проблемы почвоведения. – М.: Наука, 1982. – С. 108–113.
9. Чорний С.Г. Оцiнка допустимої норми ерозiї для грунтiв Степу України// Український географiчний
журнал. – 1999. – № 4. – С. 22–27.
10. Швебс Г.И. Теоретические основы эрозиоведения. – К.: Вища школа, – 1981. – 224 с.
11. Edwards, W.M., Owens, L.B. Large storm effects on total soil erosion // J/ Soil Water Conserve.- 1991.-
V.46. – P.75–78.
12. McCormak, D.E., Vound, K.K. Technical and societal implications of soil loss tolerance // Soil conserv.
probl. and prosp. roc. int. conf., 1981, pp. 365–376
Ибрагимова Э. Э.
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ОСТАТОЧНЫХ КОЛИЧЕСТВ
ПЕСТИЦИДОВ ШИРОКО ПРИМЕНЯЕМЫХ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ КРЫМА
В настоящее время большинство культурных ландшафтов, включая агроценозы, загрязнены различ-
ными экотоксикантами. В число наиболее стойких включают радионуклиды, тяжёлые металлы и остатки
пестицидов. Особо выделяют стойкие органические загрязняющие вещества – так называемые представи-
тели «чёрной» дюжины, в их числе 9 пестицидов (альдрин, дильдрин, эндрин, хлордан, гептахлор, ДДТ,
мирекс, токсафен, ГХБ), полихлорированные бензолы, полихлорированные дибензодиоксины и полихло-
рированные дибензофураны [7].
Основным депо пестицидов в наземных экосистемах является почва, в которую пестициды попадают
при непосредственном применении (внесение до посева, до всходов или после всходов культуры), с про-
травленными семенами, с атмосферными осадками, оросительной водой. При этом значительная часть
пестицидов включается в почвообразовательный процесс, то есть сорбируется почвенно-поглощающим
комплексом, связывается с органическим веществом, перераспределяется по почвенному профилю,
трансформируется под действием почвенных микроорганизмов. Установлено, что пестициды оказывают
влияние на целлюлозоразрушающую, уреазную, каталазную активность почвы, изменяют выход в раствор
аммонийного азота. Под их воздействием биологическая активность почвы изменяется неоднозначно, что
определяется множественным характером взаимодействия поллютантов с почвенными ферментами и
микроорганизмами [5]. Из загрязненной почвы некоторая часть пестицидов поглощается растительностью,
а другая – выносится с поверхностным и грунтовым стоком, что обусловливает их попадание в водоис-
точники. В результате попадания пестицидов в почву и водоисточники образуются соответственно поло-
жительные гидрогеохимические аномалии, характеризующиеся повышенным содержанием этих ксено-
биотиков по сравнению с фоновыми или предельно допустимыми концентрациями [1 ,4].
Литературные данные свидетельствуют о том, что из загрязненной почвы значительные количества
используемых в сельскохозяйственном производстве препаратов поглощаются корневой системой куль-
турных растений и впоследствии распределяются по всему растению или локализуются в определенных
органах, оказывая негативное влияние на физиологические и генетические процессы в растительном орга-
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-10704 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-0808 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:16:13Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Кримський науковий центр НАН України і МОН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ергина, Е.И. Кошлатый, С.Д. 2010-08-04T16:40:28Z 2010-08-04T16:40:28Z 2005 Методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в Крыму / Е.И. Ергина, С.Д. Кошлатый // Культура народов Причерноморья. — 2005. — № 73. — С. 148-151. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1562-0808 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10704 Представлені методика та алгоритм створення геоінформаційних моделей обліку допустимих норм ерозії. Представлены методика и алгоритм создания геоинформационных моделей учета величины допустимых норм эрозии. The methodology and algorithm of the geoinformation models creation for the recording accounting of the possible rates of erosion value are presented. ru Кримський науковий центр НАН України і МОН України Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ Методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в Крыму Article published earlier |
| spellingShingle | Методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в Крыму Ергина, Е.И. Кошлатый, С.Д. Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| title | Методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в Крыму |
| title_full | Методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в Крыму |
| title_fullStr | Методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в Крыму |
| title_full_unstemmed | Методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в Крыму |
| title_short | Методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в Крыму |
| title_sort | методико-технологические аспекты моделирования допустимых норм эрозии как основного критерия почвозащитных систем земледелия в крыму |
| topic | Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| topic_facet | Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10704 |
| work_keys_str_mv | AT erginaei metodikotehnologičeskieaspektymodelirovaniâdopustimyhnorméroziikakosnovnogokriteriâpočvozaŝitnyhsistemzemledeliâvkrymu AT košlatyisd metodikotehnologičeskieaspektymodelirovaniâdopustimyhnorméroziikakosnovnogokriteriâpočvozaŝitnyhsistemzemledeliâvkrymu |