ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЮЖНОГО ПРИАРАЛЬЯ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены вопросы экологической оценки состояния почв Приаральского региона, который подвергается значительному антропогенному воздействию в результате ирригационных процессов, сельскохозяйственного использования, загрязнения и изменений климата. Разработаны и внедрены устойчивые технологий ведения сельского хозяйства, направленных на минимизацию антропогенного воздействия на почву. Установлено системы мониторинга почв с использованием дистанционных методов и регулярных лабораторных анализов для своевременного выявления и устранения негативных последствий.

В результате исследований было определено, что почвы Приаральского региона характеризуются высоким уровнем засоленности, особенно в районах, подвергшихся интенсивному орошению. Приведены результаты корреляционного анализа зависимости урожайности хлопчатника от уровня засоления почв в Республике Каракалпакстан.

ABSTRACT

The article investigates the issues of ecological assessment of the soil condition of the Aral Sea region, which is subject to significant anthropogenic impact as a result of irrigation processes, agricultural use, pollution, and climate change. There have been developed and implemented sustainable agricultural technologies aimed at minimizing anthropogenic impact on soil. Soil monitoring systems have been established using remote methods and regular laboratory analyses to identify and eliminate negative consequences in a timely manner.

As a result of research, it was determined that the soils of the Aral Sea region are characterized by a high level of salinity, especially in areas subjected to intensive irrigation. Correlation analysis results on the dependence of cotton yields on soil salinity levels in the Republic of Karakalpakstan are presented.

Ключевые слова: экологическая оценка, состояние почв, антропогенное воздействие, загрязнения, устойчивое управление.

Keywords: environmental assessment, soil condition, anthropogenic impact, pollution, sustainable management.

Введение. Экологический кризис бассейна Аральского моря – один из крупнейших примеров негативного воздействия на окружающую среду на планете, охвативший целый субрегион во второй половине XX века. Последствия экологического кризиса Аральского моря для государств Центральной Азии определены международными экспертами как глобальная экологическая катастрофа XX века, масштабы возможных последствий которой сегодня еще до конца не осознаны. Для рационального использования и охраны различных компонентов окружающей среды большое значение имеют исследования экологических индикаторов – особых показателей, дающих представление о состоянии окружающей природной среды, воздействии на нее человека и о последствиях этого воздействия.

Регион Южного Приаралья является одной из наиболее экологически напряженных территорий, в том числе вследствие катастрофических изменений, вызванных истощением и загрязнением водных ресурсов, нарушением естественных экосистем и интенсивной хозяйственной деятельностью. Антропогенные воздействия, включая чрезмерное орошение, использование химических удобрений и пестицидов, а также засоление и опустынивание почв, имеют долгосрочные последствия для функционального состояния и устойчивости почвенных экосистем [3; 4].

Основными источниками загрязнения почв в Узбекистане являются выбросы промышленных предприятий, участки размещения бывших сельскохозяйственных ядомогильников, а также участки накопления отходов производства. Согласно проведенному мониторингу в 2018–2025 гг. выявлено, что в пределах Ходжейлийского, Чимбайского, Амударьинского и Кегейлийского районов Республики Каракалпакстан уровень загрязнения почв пестицидами превышает допустимую норму более, чем в 5 раз.  Превышение предельно-допустимой концентрации ПДК по нитратам было выявлено в Нукусском районе – до 56,8 раз; в Тахиаташском, Ходжейлийском и Чимбайском   районах Республики Каракалпакстан от 12,9 до 75,1 раз [4; 7].

При решении земельных проблем в пределах орошаемой зоны нужно учесть существующее природно-экономическое районирование с выделением южной, центральной, северной части региона Приаралья. Как известно, южная зона, по сравнению с северной характеризуется более благоприятными природными условиями для возделывания сельскохозяйственных культур и насыщенностью трудовыми ресурсами [5; 6; 7]. В условиях таких изменений возрастает необходимость комплексной оценки состояния почв с целью разработки эффективных мер по их охране и восстановлению. В данном контексте функционально-экологическая оценка почв представляет собой важный инструмент для выявления их деградации и определения направления их восстановления.

Методы исследования. Для функционально-экологической оценки почв Приаральского региона использовались следующие методы:

• Анализ физико-химических свойств почв – измерение pH, уровня засоления, содержания органического углерода, азота, фосфора и микроэлементов.
• Экотоксикологические методы – оценка токсичности почв и их способности к самоочищению.

Результаты исследования. В результате исследований было установлено, что почвы Приаральского региона характеризуются высоким уровнем засоленности, особенно в районах, подвергшихся интенсивному орошению. Показатель pH почв в большинстве случаев варьируется от нейтрального до щелочного (pH 7.5–8.5), что свидетельствует о тенденции к засолению. Содержание органического углерода в почвах снизилось на 25–30 % по сравнению с исходными данными, что также указывает на деградацию почвенной структуры и ухудшение их плодородия [8].

Почвы Приаралья загрязнены различными токсичными веществами, в том числе пестицидами и тяжелыми металлами. Исследования показали, что токсичность почвы существенно повышена в районах с интенсивным сельскохозяйственным использованием, где химические удобрения и пестициды используются без учета их влияния на экосистему. Это негативно сказывается на росте растений и развитии почвенной биоты, ограничивая функциональные возможности почв [2; 3].

Почвы Приаральского региона утратили часть своих экологических функций, таких как поддержание водного баланса, хранение углерода и фильтрация загрязняющих веществ. Нарушение этих функций усугубляет процесс деградации экосистем и ухудшает качество жизни населения. Однако в некоторых районах, где проводятся проекты по восстановлению, наблюдается восстановление экосистемных функций почвы [1].

Нами проведен анализ зависимости урожайности хлопчатника от уровня засоления почв Республики Каракалпакстан. На графике (рис. 1) представлены следующие элементы: точки соответствуют данным по каждому району Республики Каракалпакстан, линии – линейная регрессия по этим данным, слабо закрашенная область – разброс стандартной ошибки.

Рисунок 1. График зависимости урожайности хлопчатника для районов Республики Каракалпакстан от уровня засоления почв (в %) 

Примечание: Распределение районов по группам: I – Туртукульский, Элликкалинский, Берунийский, Амударьинский, Шуманайский и Нукусский районы; II – Тахиаташ, Ходжейлийский, Канлыкульский, Кунградский, Кегейлийский, Чимбайский. Караузякский. Тахакупырский районы.

Поскольку исходные данные сильно отклонялись от нормального распределения (см. соотв. гистограммы), то на графиках квантиль-квантиль для коррелограмм видны заметные случайные отклонения, но находящиеся в пределах применимости метода линейной регрессии. Тест Шапиро-Вилка предоставляет численную, а не визуальную оценку отклонения от нормальности. Он вычисляется на упорядоченных по величине данных по формуле:

где a_i – соответствующий коэффициент, зависящий от положения значения x_i в прогрессии x₁..x_N. Малые значения индекса Шапиро-Вилка (близкие к нулю) соответствуют значительным отклонениям от нормального распределения, а близкие к единице – напротив, близости распределения к гауссовому. Эквивалентность определяется разделением масштабируемых значений на две группы и последующей проверкой для решения вопроса, дают ли эти две части сопоставимые результаты, с многократным повторением разделением ряда на две группы различными способами.

Рисунок 2.   Сводная линейная регрессия для урожайности хлопчатника по нескольким агроэкологическим параметрам

Коэффициент корреляции Пирсона вычисляется следующим образом:

В кросс-корреляциях используется коэффициент Пирсона взаимной корреляции, принимающий значения от -1 до 1. Вышеприведенный график (рис. 2) квантиль-квантиль иллюстрируют отклонение от предположения о нормальности распределения для того, чтобы выявить систематические ошибки в анализируемых данных. Поскольку исходные данные сильно отклонялись от нормального распределения, то на графиках квантиль-квантиль для коррелограмм видны заметные случайные отклонения, но находящиеся в пределах применимости метода линейной регрессии.

Антропогенные воздействия, в первую очередь связанные с чрезмерным орошением и агрохимическим воздействием, оказывают значительное влияние на состояние почв Приаралья. Несмотря на высокую степень деградации почв, существуют перспективы их восстановления. Это требует комплексного подхода, включающего улучшение агротехники, внедрение органического земледелия, а также разработку методов рекультивации почв, таких как управление засолением, добавление органических удобрений и использование устойчивых к засухе сельхозкультур.

В областях подверженности почв засолению для поддержания оптимального водно-солевого режима корнеобитаемого слоя величина оросительной нормы нетто-поле учитывает промывную составляющую. Доля участия грунтовых вод установлена в зависимости от расхода и минерализации собственно грунтовой воды, механического состава почв и стадии развития растений.

Заключение. Анализируя полученных данных, можно представить следующие рекомендации:

• разработка и внедрение устойчивых технологий ведения сельского хозяйства, направленных на минимизацию антропогенного воздействия на почвы;
• рекультивация засоленных и деградированных почв с использованием современных методов, таких как растительная рекультивация, внесение органических удобрений и эффективное управление водными ресурсами;
• Установление системы мониторинга почв с использованием дистанционных методов и регулярных лабораторных анализов для своевременного выявления, и устранения негативных изменений.

Таким образом, экологическая оценка почв региона Южного Приаралья показала, что антропогенные воздействия оказали глубокое влияние на состояние почв. Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от множества факторов окружающей среды: чем выше их соответствие биологическим требованиям культур, тем выше урожайность. При полном соответствии требований культуры и условий среды обитания достигается биологически возможная урожайность. Применение научно обоснованных методов управления земельными ресурсами и активная рекультивация почв могут значительно улучшить экологическое состояние Приаральского региона и обеспечить устойчивое развитие сельского хозяйства.

Список литературы:

1. Гришин В.Н., Иванова Л.А. Воздействие антропогенных факторов на состояние почв в Центральной Азии // Известия Ташкентского государственного университета. – № 12(3). – С. 102–113.
2. Информационный сайт Узгидромета [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.climate.uz (дата обращения 04.07.25).
3. Кулдаев Н.С., Абдуллаев А.И. Экологические аспекты и проблемы почв Приаралья // Журнал экологии и сельского хозяйства. – 2020. – № 58(2),  С. 45–60.
4. Курбанов А.Б., Ещанов Т.Б., Ибрагимов М.Ю. Гигиеническая оценка пестицидов, применяемых в Республике Каракалпакстан. – Нукус: «Билим», 2000. – 75 с.
5. Умаров Е.К., Абдиреймов С.Ж., Далжанов К.О. Мелиоративное состояние орошаемых земель республики Каракалпакстан и пути его рационального  использования  // Матер. VIII съезда  Географ. Общ. Узбекистана  27–28 ноября 2009. – Нукус: КГУ, 2009. – С.144–147.
6. Умаров Е.К. Проблемы совершенствования территориальной структуры производительных сил Республики Каракалпакстан: автореф. дис. … д-р геогр. наук. – Ташкент, 2003. – 48 с.
7. Умаров Е.К. Региональные аспекты изучения географических проблем республики Каракалпакстан // Матер. VIII съезда Географ. Общ. Узбекистана 27–28 ноября 2009. – Нукус: КГУ, 2009. – С.9–13.
8. Федорова Н.П. Влияние ирригации и сельскохозяйственного использования на деградацию почв в Приаралье // Экологическая безопасность. – 2021. – № 34 (1). – С. 78–92.