Комплексное обустройство (мелиорация)

На правах рукописи

 

 

Хафизов Айрат Райсович

Комплексное обустройство (мелиорация)

водосборов на примере рек

Западного Башкортостана

 

 

Специальность: 06.01.02 – мелиорация, рекультивация и охрана земель

 

Д и с с е р т а ц и я

на соискание ученой степени

доктора технических наук

 

 

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор,

Заслуженный деятель науки РФ

Голованов Александр Иванович

 

 

Москва - 2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Введение.......................................................................................................... 4

Научные предпосылки, методологические подходы и теоретические

основы комплексного обустройства (мелиорации) водосборов............ 14

1.1 Научные предпосылки и программы комплексного обустройства

водосборов............................................................................................. 14

1.2 Методологические подходы и моделирование в мелиорации....... 28

1.2.1 Методологические подходы в мелиорации......................... 28

1.2.2 Моделирование в мелиорации............................................. 35

1.3 Геосистемный катенарный подход как основа геоморфологической

схематизации ландшафтных катен водосборов................................... 39

1.4 Теоретические основы движения почвенной влаги и подземных

вод в катенах.......................................................................................... 45

1.5 Математическое описание влагопереноса в ландшафтных катенах 49

Водосборы Западного Башкортостана как объекты комплексного

обустройства................................................................................................. 59

2.1 Общая характеристика водосборов Республики Башкортостан... 59

2.2 Физико-географическое и ландшафтное районирование территории Республики Башкортостан......................................................................................... 66

2.3 Анализ и классификация водосборов по природно-климатическим и физико-географическим показателям................................................................ 72

3. Моделирование процессов мелиорации на водосборах................... 100

3.1 Описание модели функционирования катен водосборов............ 100

3.2 Моделирование метеорологических, почвенно-геологических условий и мелиоративных режимов на водосборах......................................................... 105

3.3 Геоморфологические схемы ландшафтных катен водосборов.... 118

3.4 Верификация компьютерной модели функционирования катен

водосборов Западного Башкортостана.............................................. 128

4. Обоснование необходимости водных мелиораций при комплексном обустройстве водосборов.................................................................................................. 133

4.1 Водосборы лесной группы............................................................ 134

4.2 Водосборы лесолуговой группы.................................................. 148

4.3 Водосборы лесостепной группы................................................... 156

4.4 Водосборы лугостепной и степной групп.................................... 166

4.5 Прогноз влияния мелиораций на водный режим водосборов.... 174

Повышение экологической устойчивости водосборов при их

комплексном обустройстве....................................................................... 180

5.1 Воздействие техногенных факторов на природные компоненты

водосборов.................................................................................................. 180

5.2 Сравнительная оценка экологической устойчивости водосборов...... 187

5.3 Оптимизация экологической инфраструктуры водосборов............... 199

6. Технология комплексного обустройства и рекомендации по ее

практической реализации........................................................................ 211

6.1 Обобщенная функционально-технологическая схема комплексного

обустройства водосборов........................................................................... 211

6.2 Расчет водообмена и обоснования мелиораций.................................. 218

6.3 Практические рекомендации по комплексному обустройству

водосборов.................................................................................................. 222

Общие выводы и рекомендации.............................................................. 238

Библиографический список..................................................................... 243

Приложения............................................................................................... 265

Приложение 1.............................................................................................. 266

Приложение 2.............................................................................................. 273

Введение

 

Общая современная ситуация территорий России, в том числе и Республики Башкортостан, характеризуется достаточно напряженным экологическим состоянием. Такое положение вызвано прогрессивным вовлечением и освоением ресурсного потенциала обширных территорий (в нашем случае водосборов), усилением на них техногенного воздействия и нарушением взаимосвязей между природными компонентами в геосистемах и в системе «человек-природа». Наиболее существенные негативные изменения на водосборах связаны с нарушением естественных биологических, геологических и гидрохимических круговоротов веществ и энергии, уменьшением биологического разнообразия, изменением структуры и основных свойств природных ландшафтов, снижением плодородия почв, загрязнением и нарушением процессов воспроизводства водных ресурсов. Вследствие этого снижается экологическая устойчивость водосборов.

Недостаточность знаний о закономерностях взаимодействия природных и антропогенных компонентов, о процессах, развивающихся в природной среде при комплексном обустройстве водосборов, является одним из препятствий на пути к созданию экологически устойчивых и экономически эффективных систем функционирования водосборов.

Мощным инструментом комплексного обустройства водосборов в целом и повышения их экологической устойчивости в частности выступают комплексные мелиорации земель. Анализ и осмысление недостатков в мелиорации земель предыдущих лет, разработка современных экологически безопасных подходов позволят поднять мелиорацию земель на более совершенный уровень.

Проблема комплексного обустройства крупных территорий (водосборов, ландшафтов) занимала умы ученых достаточно давно. Идея комплексного подхода в обустройстве территорий принадлежит российскому ученому В. В. Докучаеву (1891 г.). Но и сегодня проблема комплексного обустройства территорий остается актуальной. Современные негативные экологические тенденции, наблюдающиеся на водосборах (повышение антропогенной нагрузки, резкое снижение экологической устойчивости и т.п.), требуют разработки современных инновационных методик решения данной проблемы.

Актуальность темы. Анализ состояния земельных угодий водосборов, выполненный многими учеными, показывает ухудшение их экологической устойчивости. Основными факторами, определяющими состояние сельскохозяйственных угодий водосборов России, являются: подкисление почв, дефицит элементов минерального питания, водная и ветровая эрозия, техногенное загрязнение почв, сработка запасов гумуса [12, 13, 14, 33, 56, 118, 138, 142, 171, 174, 180, 189, 200, 240, 256, 283]. По мнению башкирских ученых в Республике Башкортостан преобладают процессы разрушения и загрязнения почв, сокращение лесов, деградация и дегрессия травостоев пастбищ [20, 24, 41, 84, 87, 90, 92, 113, 114, 155, 163, 185, 200, 201, 204, 211, 212, 235, 247, 258, 259, 260, 273, 281]. В существующих орошаемых и осушаемых угодьях к вышеуказанным негативным факторам добавляется повышенный промывной режим, усиливающий вымывание питательных веществ из почв. На мелиорируемых территориях усиливается гидрохимический круговорот воды и химических веществ, загрязняющих поверхностные и подземные воды [2, 5, 17, 33, 43, 69, 73, 99, 139, 141, 156, 214, 215, 261, 286, 293].

Снижение общей экологической устойчивости, при освоении земельных угодий водосборов, заключается в противоречии между глобальным проявлением данных проблем и частными подходами к их решению. Научные разработки, в основном, были направлены на исследования отдельных компонентов водосборов: пашен, водотоков, лесов и т.п. В них недостаточно учитывалась взаимосвязь между природными компонентами. Основные цели и задачи были направлены на борьбу со следствиями, а не с причинами. Состав мероприятий состоял из набора отдельных приемов. В настоящее время нет единой системы комплексных мероприятий по обустройству водосборов. Поэтому разработка целостной системы комплексного обустройства водосборов является актуальной научной задачей.

Для решения экологических проблем важно рассматривать водосборы в целом, как геосистемы определенного ранга, включающие взаимообусловленный набор компонентов и развивающиеся как единое целое; разрабатывать модели, описывающие основные процессы функционирования водосборов, как можно с большим набором параметров, учитывающих изменения компонентов водосборов.

В настоящее время актуально расширение предметной области исследований мелиорации: рассмотрение комплексной мелиорации, как базисного элемента комплексного обустройства; применение мелиоративных мероприятий в повышении экологической устойчивости водосборов; учет при орошении промываемости почв; разработка инженерных способов расчета водообмена и обоснования мелиораций.

Традиционный подход к мелиорации земель был основан на отрицании закона убывания естественного (природного) плодородия почв и ориентирован на получение максимальных урожаев с сельскохозяйственных земель. В проектах рассматривалось только экономическое плодородие, то есть улучшение условий сельскохозяйственного производства. Реализация таких подходов снижало плодородие почв, приводило к деградации земель. Насущная задача комплексной мелиорации – разработка способов мелиорации, не снижающих плодородие почв.

Одним из основных факторов, снижающих экологическую устойчивость водосборов, является нарушение их экологической инфраструктуры. Распашка земель, сводка лесов и трансформация естественных биоценозов в агроценозы привели к изменению природных потоков веществ и энергии в водосборах и резкому нарушению биоразнообразия и экологического каркаса [12, 16, 59, 81, 101, 116, 142, 185, 187, 188, 204, 270]. Комплексное обустройство водосборов должно включать нахождение оптимального сочетания угодий и разработку экологически устойчивой инфраструктуры водосборов. Такие разработки возможны только после картографических исследований земельных угодий; выявления техногенных факторов, воздействующих на природные компоненты и сравнительной оценке экологической устойчивости водосборов.

При рассмотрении водосборов, как объектов комплексного обустройства требуется разработка классификации водосборов по физико-географическим и природно-климатическим показателям. Актуальность таких научных разработок обусловлена необходимостью обоснования методик комплексного обустройства водосборов с учетом ландшафтных зон, физико-географических и природно-климатических особенностей водосборов. Исследования должны охватывать ландшафтные страны или их части с не менее тремя ландшафтными зонами. Примером такого охвата служит территория Западного Башкортостана с общей площадью 114,2 тыс. км², расположенная на лесной, лесостепной и степной ландшафтных зонах. Исследования выполнены в рамках научных исследований ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ» по теме: «Оптимизация землеустройства с учетом зональных биоклиматических и ландшафтных условий», (№ гос. регистрации 01200950317).

Объект исследований - водосборы на примере рек Западного Башкортостана.

Предмет исследований – система комплексного обустройства, ее влияние на экологическую устойчивость и продуктивность водосборов.

Цель и задачи исследований. Цель исследований – разработка целостной системы комплексного обустройства водосборов на примере рек Западного Башкортостана на основе моделирования процессов влагопереноса в катенах, обоснования водных мелиораций, оптимизации структуры земельных угодий и создания экологически устойчивой инфраструктуры водосборов.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- осуществить анализ имеющихся научных предпосылок и методологических подходов к комплексному обустройству территорий и, на этой основе, разработать целостную методику комплексного обустройства водосборов;

- выполнить математическое описание влагопереноса в ландшафтных катенах водосборов на основе дифференциального уравнения двумерного передвижения влаги в почве и под уровнем грунтовых вод;

- провести картографический анализ рек и водосборов Западного Башкортостана и определить их морфометрические характеристики;

- разработать методологии моделирования ландшафтных катен и геоморфологического анализа водосборов, составить морфометрические схемы для водосборов Западного Башкортостана;

-выполнить анализ имеющихся подходов к физико-географическому и ландшафтному районированию территории Республики Башкортостан и разработать классификацию водосборов по физико-географическим и природно-климатическим показателям;

- разработать модель функционирования катен водосборов и составить компьютерные модели водосборов Западного Башкортостана;

- выполнить прогнозные расчеты водного режима и продуктивности катен водосборов Западного Башкортостана при водных мелиорациях с целью обоснования экологически безопасных оросительных и осушительных норм применительно к ландшафтным зонам;

- исследовать влияние орошения и осушения на составляющие местного стока и водный режим катен водосборов на основе моделей водосборов Западного Башкортостана;

- изучить баланс гумуса на обустраиваемых территориях до и после мелиораций;

- оценить экологическую устойчивость водосборов Западного Башкортостана для установления рациональных соотношений земельных угодий и оптимизации экологической инфраструктуры водосборов по ландшафтным зонам;

- разработать инженерный метод расчета водообмена и обоснования мелиораций;

- составить обобщенную функционально-технологическую схему комплексного обустройства водосборов и практические рекомендации по повышению эффективности работ при комплексном обустройстве.

Методология исследований. Системное изучение комплексной природоохранной деятельности по обустройству территорий выполнено с использованием всей совокупности методологических подходов, применяемых в мелиорации. В качестве приоритетной методологической основы использованы геосистемный и катенарный подходы, для описания природных процессов - математические модели, опирающиеся на геосистемный (ландшафтный) подход. Геоморфологический анализ и морфометрическая схематизация водосборов выполнены на основе картографического метода. Сбор информации по тематическим картам для исследования экологической устойчивости водосборов осуществлен с применением ГИС-технологий. Картографический материал дополнялся и уточнялся графическим, табличным и иллюстративным материалами. Процессы функционирования водосборов при их обустройстве исследовались численными экспериментами по компьютерным программам на ЭВМ, разработанными на основе математических моделей. Верификация математических моделей проводилась по критерию сходимости рассчитанных значений стока с соответствующими значениями, приведенными на официальных картах стока.

Научная новизна. Заключается в использовании геосистемного (ландшафтного) подхода при научном обосновании комплексного обустройства водосборов:

- предложено рассматривать структуру водосборов в виде иерархического ряда: фация, ландшафтная катена и арена. В зависимости от размеров водосборной площади выделяются мега-, макро-, мезо- и микроарены. Границы мегаарен сопоставляются в пределах водосбора с границами ландшафтных зон по ГТК Селянинова, а макроарен – с границами подзон по коэффициенту увлажнения. Границы мезоарен связываются с границами ландшафтных провинций, а границы микроарен – с границами округов. Границы ландшафтных катен, как простейших и неделимых частей водосбора, совмещаются с границами физико-географических районов в пределах соответствующих водосборов. Границы фаций устанавливаются по морфометрическим схемам водосборов;

- разработаны морфометрические модели ландшафтных катен водосборов, состоящие из четырех сопряженных фаций: элювиальной, трансэлювиальной, трансаккумулятивной и супераквальной;

- разработана компьютерная модель функционирования катен водосборов, состоящих из четырех фаций, позволяющая определить параметры водного режима и продуктивности катен водосборов, моделируя почвенно-геологические, геоморфологические и многолетние метеорологические условия, различные мелиоративные режимы на водосборах;

-составлена классификация водосборов по природно-климатическим (по тепловлагообеспеченности) и физико-географическим показателям;

-обоснованы изменения составляющих местного стока и статей водного баланса на водосборах при водных мелиорациях по лесной, лесостепной и степной ландшафтным зонам и, применительно к ним, определены экологически безопасные оросительные и осушительные нормы;

-установлены рациональные соотношения земельных угодий, обеспечивающие экологическую устойчивость водосборов по ландшафтным зонам;

-разработан инженерный метод расчета водообмена и обоснования водных мелиораций при комплексном обустройстве водосборов;

-впервые для водосборов Западного Башкортостана рассмотрена целостная система комплексного обустройства, в том числе:

- проведена комплексная оценка современного состояния;

- оценена степень экологической устойчивости, оптимизирована экологическая инфраструктура и соотношение земельных угодий;

- разработаны морфометрические модели и модели функционирования водосборов;

- выполнены модельные исследования влияния водных мелиораций на водный режим, урожайность и баланс гумуса;

- установлены экологически безопасные мелиоративные режимы.

Водосборов

 

Присущий российской мелиоративной науке глубокий естественнонаучный подход рассматривает улучшаемые земли, как часть единого целого природно-территориального комплекса одинакового происхождения и природно-исторического развития. В. В. Докучаев, его ученики и последователи - А. Н. Костяков, А. Д. Брудастов и их школа обращали особое внимание на взаимозависимость свойств компонентов природных объектов, тесную взаимосвязь процессов их функционирования, включая круговороты энергии, веществ и воды в особенности. Почвообразование, продуцирование фитомассы они рассматривали как результат всех процессов, происходящих в географической оболочке и в населенной живыми организмами ее части – бисфере.

В. В. Докучаев, создавший учение о природных зонах и положивший начало науке о ландшафтах, в своих работах развивал идеи, четко выраженные английским философом Ф. Беконом: «Пусть никто не надеется, что сможет управлять природой, пока должным образом её не поймет и не узнает» [46]. Он, родоначальник русского генетического почвоведения, геолог по образованию, впервые предложил и в 1891 г. после катастрофической засухи в России осуществил идею комплексного обустройства территорий. Еще в то время он отмечал, что при взаимодействии с природой надо учитывать «всю единую, цельную и нераздельную природу, а не отдельные части», надо знать «теснейшее взаимодействие и полное содружество мира органического и мира неорганического».

После катастрофической засухи в центральной, южной и юго-восточной частях России с населением 25 млн. человек, правительством была создана «Особая экспедиция по испытанию и учету различных способов и приемов лесного и водного хозяйства в степях России» Лесного департамента Министерства земледелия и государственных имуществ, которую возглавил В. В. Докучаев. Он пришел к заключению, что причиной участившихся засух стала деградация территории, вызванная вырубками лесов и экологически опасными методами ведения сельского хозяйства, поставил вопрос о государственном регулировании природопользования. Фактически он предложил программу исследования целостных техноприродных систем и на их основе оптимизацию систем хозяйствования. Это должно было реализоваться в новой структуре ландшафтов, которая позволила бы повысить плодородие почв и обеспечить устойчивое сельскохозяйственное производство.

Предлагалось создание сплошной сети широких лесополос, расчленяющих безлесую степь на изолированные поля. Лесополосы обеспечивали бы улучшение микроклимата и существенное увеличение влажности почвы в сухие периоды по сравнению с открытой степью. Помимо этого в рамках водосборов он считал необходимым:

- регулирование рек путем расчистки и спрямления русл, строительства водохранилищ для регулирования стока и уменьшения весенних разливов, закрепление берегов рек древесной растительностью;

- прекращение роста оврагов закреплением их устьев, устройством плетней и живых изгородей для прекращения размыва их дна и берегов и, превращения их в луговые угодья, перекрытием плотинами верховьев оврагов для орошения склонов талыми и дождевыми водами, обсадкой деревьями верховьев оврагов и балок на крутых склонах;

- регулирование водного и твердого стока на водораздельных пространствах путем снегозадержания, увеличения впитывания талых и дождевых вод, накопления влаги в почве, регулирования влажности воздуха; сооружение с этой целью прудов на естественных ложбинах и в блюдцах с обсадкой деревьями, залесение песков;

- обводнение территории строительством колодцев и каптажем родников;

- выбор оптимального соотношения между пашней, лугом, лесом и водными объектами в зависимости от местных условий;

- выбор системы обработки почвы для наилучшего использования влаги, недопущения эрозии;

- подбор сортов культурных растений, приспособленных к местным условиям.

При жизни В.В.Докучаева в Каменной Степи (ныне Воронежская обл.) в первые 7 лет были созданы 58 лесных полос общей площадью 103 га, начато строительство прудов. К 100-летию экспедиции в Каменной Степи было создано 900 га защитных лесных насаждений, построено 35 водоемов с площадью зеркала 386 га и запасом воды около 9 млн. м³, 10 водорегулирующих валов, 15 га террас, проведены работы по укреплению оврагов, организовано выборочное орошение на местном стоке на площади около 600 га, организованы заповедные участки степи в виде косимых и некосимых залежей, так как к тому времени целинных земель в этом регионе уже не осталось.

На опытных участках, заложенных В. В.Докучаевым и его сотрудником - выдающимся русским лесоводом Г. Ф. Морозовым, были созданы лесополосы разной ширины — от 10 до 100 м. При среднем размере одного поля около 30 га залесенность изменялась от 3 до 30 %. Эти дубово-кленово-липовые насаждения живы, имеют высоту свыше 20 м, дают ежегодный прирост древесины 3...4 м³/га. В последующем на других опытных участках 25...30-летние лесополосы шириной 10...22м и высотой 12 м также благоприятно сказались на состоянии и продуктивности ландшафтов. Так, среднемноголетняя прибавка урожая зерновых составила 20 %, картофеля — 30, сахарной свеклы — 27 %. Лесополосы положительно повлияли на запасы воды в снеге, на весенние запасы влаги в почве, несколько снизили температуру воздуха и скорость ветра летом, что особенно важно при появлении в этой зоне суховеев - ветров юго-восточного направления.

Помимо роста плодородия почв имелись и другие природоохранные эффекты: были остановлены рост оврагов, эрозия почв, уменьшены пагубные последствия пыльных бурь, сохранены малые реки от обмеления. На обустроенной таким образом территории увеличилось биологическое разнообразие в системе поле - лес, установилось равновесие между полезной и вредной фауной и микроорганизмами, что привело к подавлению очагов массового размножения вредителей и возбудителей болезней посевов сельскохозяйственных культур, лесов и животных. Следствие этого - уменьшение токсической нагрузки на экосистемы из-за сокращения применения гербицидов, инсектицидов и т. п.

А. Н. Костяковым выполнено первое комплексное ландшафтное описание территории в ее естественных границах (имение Батьки), позволившее оценить уже выполненные мелиоративные работы и наметить их развитие [102, 172]. При этом А. Н. Костяков подчеркивал необходимость сочетания различных приемов мелиорации: гидротехнических, агромелиоративных, культуртехнических, охватывающих всю обустраиваемую территорию.

Еще до появления ландшафтоведения, как отрасли физической географии, А. Д. Брудастов в 1929 г. предложил теорию типов водного и минерального питания земель, рассматривая их как единство возвышенностей, склонов, понижений, пойм, связанных гидрохимическими потоками [62]. Тем самым он предвосхитил современные понятия фаций, элементарных ландшафтов.

Значительный вклад в развитие исследований по изучению ландшафтов, как основных природных объектов, внесли работы Л.С. Берга, В.И. Вернадского, В.В. Докучаева, Б.Б. Полынова, М.А. Глазовской, В.А. Николаева, Л.Г. Раменского, Н.А. Солнцева, В.Б. Сочавы, В.Н. Сукачева, Ю. Одума, В. Уолкера, С. Янга и др.

В.И. Вернадский применил системный подход к раскрытию основопола­гающих геологических явлений и их эволюции, показал определяющую роль живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в этих явлениях, стал автором учения о биосфере и закономерностях ее существования, устойчивости и развития.

Изучению ландшафтов, бассейнов рек и озер, исследованиям по физико-географическому районированию территории Башкортостана посвящены работы А. М. Гареева, И. П. Кадильникова, А. В. Шакирова и др.

После программы обустройства территорий В. В. Докучаева, следующая государственная программа по обустройству обширных территорий была принята после жесточайшей засухи 1946 г., в октябре 1948 г. Постановлением СМ СССР и ЦК ВКП(б) «О плане полезащитных лесонасаждений, внедрения травопольных севооборотов, строительства прудов и водоемов для обеспечения высоких и устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах европейской части СССР». Этим планом предусматривалось создание в течение 1950—1965 гг. крупных государственных лесных защитных полос общим протяжением 5320 км, с площадью лесопосадок 118 тыс. га. Наряду с созданием крупных государственных лесных полос было предусмотрено создание полезащитных лесонасаждений на полях колхозов и совхозов на общей площади 5709 тыс. га. Одновременно на полях колхозов и совхозов вводили травопольные севообороты, обеспечивающие восстановление плодородия почв, и было предусмотрено строительство 44 тыс. прудов и водоемов.

Одна из основных задач этого плана — преобразование и улучшение водного режима почв на обширной территории степной зоны путем изменения условий стекания талых и дождевых вод, а также путем уменьшения испарения с поверхности сельскохозяйственных полей. Имелось в виду, что лесные полосы, создавая дополнительную шероховатость, уменьшают скорость ветра и способствуют более равномерному распределению снега и увеличению его запасов на открытых пространствах.

Этот план был выполнен не полностью, к 1967 г. площадь государственных лесных полос составила 89 тыс. га при плане 118 тыс. га; всего защитных лесонасаждений стало более 2 млн га.

В последующем обширные программы мелиорации в СССР, несмотря на громадные площади орошения и осушения, мало внимания уделяли экологической составляющей обустройства этих территорий. Комплексное обустройство в основном заключалось в социально-экономическом обустройстве территории: строительстве населенных пунктов, объектов социально-культурного назначения, дорог, систем водоснабжения и канализации, перерабатывающей промышленности и т. п. Все это значительно улучшило жизнь людей, в том числе и обеспеченность продовольствием. Одновременно проводили и некоторое работы по природоохранному обустройству территорий: борьба с эрозией, оврагообразованием и лесонасаждение. Улучшались кислые, засоленные, осолонцованные, каменистые, переуплотненные почвы вне границ мелиоративных систем. Но весь комплекс работ, предложенный В. В. Докучаевым, по разным причинам не был выполнен. Особенно это касалось оптимизации антропогенной нагрузки на ландшафты и водосборы. Сиюминутные экономические интересы не позволяли оптимально сочетать площади пашен, лугов и лесных насаждений. В некоторых районах, особенно в зоне хлопководства и рисосеяния, мелиоративная нагрузка была чрезмерной.

Программы мелиорации недостаточно учитывали влияние мелиорации на окружающую природу при проектировании и функционировании мелиоративных систем. Значительное увеличение площадей пашен, приводило к разрушению установившихся биогеоценозов, гидрохимических потоков. Состав программных мероприятий представлял собой набор отдельных приемов, которые хотя и дополняли друг друга, но целостной системы комплексных мероприятий не представляли.

Развитие мелиорации в Башкортостане тесно связано с развитием отрасли в целом по стране. Многие правительственные постановления республики 1965-1991 годов были направлены на ускоренное развитие мелиорации земель, решение проблем научно-технического прогресса в мелиорации, механизацию мелиоративного строительства. Главным в мелиорации в условиях республики признавалось орошение, так как серьезным препятствием в росте производства земледелия и животноводства являлись часто повторяющиеся засухи и неравномерность выпадения осадков в наиболее жаркое время вегетационного периода.

Современное состояние и проблемы мелиорации земель в Башкортостане определяются развитием различных деградационных процессов почти на 80% его площади. Более 52% орошаемых и 51% осушенных сельскохозяйственных угодий нуждаются в проведении работ по улучшению земель [43], то есть в их комплексном обустройстве. Сегодня в республике, по мнению башкирских ученых Б. М. Миркина, Ф. Х. Хазиева, И. К. Хабирова, А. Х. Мукатанова, Р. Р. Исмагилова и др., глобальный характер носят процессы разрушения почв, сокращение лесов, деградация пашен и дегрессия травостоев пастбищ.

Современная мелиоративная наука, выявляя положительные стороны и недостатки широкомасштабной мелиорации земель, сделала правильные выводы. В настоящее время общепризнанной является идея создания так называемых культурных ландшафтов, включающих земли разного назначения, в которых деятельность человека оптимизирована на научной основе. Иными словами необходимо комплексное обустройство не отдельных земель, а крупных генетически однородных территорий - ландшафтов, водосборов [102]. Это понятие шире комплексной мелиорации земель, хотя оно ни в коем случае его не отменяет. Комплексные мелиорации отдельных видов земель в разумных масштабах являются базисными в этом обустройстве, но не единственными.

В отличие от мелиорации земель конкретного назначения, составляющих обычно часть ландшафта, создание культурных ландшафтов на обустраиваемых территориях предполагает мероприятия, затрагивающие ряд элементарных ландшафтов или речных бассейнов (водосборов).

Важнейшее место в изучении комплексного обустройства водосборов, мелиорации земель и воздействия антропогенной деятельности на отдельные компоненты природной среды занимают исследования И.П. Айдарова, А.И. Голованова, Ю. П. Добрачёва, А. Г. Исаченко, Г. Х. Исмайылова, С.Д. Исаевой, Л.В. Кирейчевой, Д.А. Манукъяна, В.И. Сметанина, В.В. Шабанова и других.

В работах А. Г. Исаченко (1976-1991) разработаны вопросы прикладного применения ландшафтных исследований в территориальном планировании, при решении задач рационального природопользования и охраны природы, создания культурных ландшафтов [143 ÷ 146]. Перечень работ по комплексному обустройству территорий по А.Г. Исаченко включает:

- поддержание природного разнообразия, оптимальное сочетание земельных угодий и максимум растительного покрова;

- адаптивные природосохраняющие системы земледелия с оптимальной мелиоративной нагрузкой;

- создание развитой экологической инфраструктуры;

- восстановление гидрографической сети малых рек;

- внешнее эстетическое благоустройство.

Существенным вкладом в теорию и практику комплексного обустройства водосборов являются исследования А. И. Голованова (1990-2008) [99 ÷ 108]. Изучая сложные процессы взаимодействия между почвенными и грунтовыми водами, основанные на теории влагопереноса в ненасыщенных пористых средах, обладающих стохастической неоднородностью, он разработал первые работоспособные модели влаго-солепереноса. В настоящее время они широко используются для решения практических задач. А.И. Голованов впервые предложил понятие «мелиоративный режим земель». Оптимальный мелиоративный режим обеспечивает повышение плодородия почв, охрану окружающей среды и всестороннее обоснование параметров мелиоративных систем.

Работы И. П. Айдарова (1990-2008) посвящены проблемам обустройства агроландшафтов, разработке систем интегральных показателей и моделей, характеризующих состояние агроландшафтов [14 ÷ 19]. Им выполнены расчеты состава мероприятий по обустройству агроландшафтов, их эколого-экономической эффективности и очередности реализации по всем экономическим районам России.

В работах Г. Х. Исмайылова [147, 148, 289] решаются задачи по созданию нового семейства имитационных моделей функционирования бассейново-ландшафтных систем, позволяющие обосновать варианты использования и охраны водных ресурсов с учетом изменения качества окружающей среды.

Применение компьютерных технологий управления урожаем сельскохозяйственных культур на мелиорируемых землях, программирование урожаев с помощью комплексного регулирования факторов жизни растений исследуются в работах Ю. П. Добрачёва [109, 122]. Им определены закономерности динамического равновесия агроландшафтов с учетом процессов энерго- и массообмена и информационных связей в них.

За рубежом проекты по обустройству территорий представлены в виде землеустроительной документации, разрабатываемой на эколого-ландшафтной структуре [80, 135]. Задачами таких мероприятий в Германии, Австрии, Венгрии и др. странах является выбор оптимальных видов землепользования, рационального состава угодий и посевов на основе требований агроэкологии с размещением экологических коридоров, микрозаповедников и других элементов экологической инфраструктуры.

Кроме того, эти работы связаны с созданием системы противоэрозионных мероприятий, террасированием или консервацией земель на основе инженерных расчетов смыва почв. Такие мероприятия активно разрабатываются в США и Канаде, Испании, Франции, Италии, Болгарии, Румынии, Турции и других странах.

В качестве примера комплексного обустройства территорий за рубежом можно привести США, где с 1872 г. осуществляют Государственную программу освоения засушливых степей и полупустынь на основе орошения, борьбы с наводнениями, гидроэнергетического и транспортного строительства, обводнения земель, лесоразведения, травосеяния. В последующем она была дополнена борьбой с эрозией и экологизацией земледелия [194].

Вопросам мелиорации и рекультивации земель Башкортостана посвящены труды Р. Ф. Абдрахманова [1 – 4], А. В. Комиссарова [167], Б. Н. Батанова [5, 42, 43], И. М. Габбасовой [84], Н. С. Минигазимова [200], Х. М. Сафина [235, 236] и др.

Нынешнее развитие производства и экономики сопряжено с неизбежной техногенной нагрузкой на окружающую природную среду. Антропогенная деятельность существенно влияет на экологическое состояние водосборов, вызывая их целенаправленную трансформацию и преобразование природных ландшафтов. В целом эти изменения носят негативный характер и ухудшают экологическое состояние водосборов. Изучение отдельных свойств природных систем или отдельных факторов, определяющих состояние водосборов недостаточны для решения проблемы их экологической устойчивости. Природные системы (геосистемы), к которым относятся и водосборы, характеризуются рядом свойств, основным из которых является о