ХАРАКТЕРИСТИКИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАЗВИТИЕ ЭРОЗИИ ПОЧВ НА ЮГЕ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
|
Введение 2
1 Снежный покров и его климатическое и экологическое значения 8
1.1 Основные характеристики снежного покрова 10
1.2 Понятие снеготаяния 14
1.3 Процесс таяния снежного покрова
2 Водная эрозия почв в агроландшафтах и теоретические аспекты её
19 изучения
2.1 Понятие эрозии почв 21
2.2 Факторы эрозии почв 24
2.3 Процессы эрозии в период снеготаяния 28
3 Материалы и методика исследования 31
4 Исследование снежного покрова на станциях юга Томской области 36
4.1 Результаты исследования на станциях Бакчар, Первомайское,
36 Томск
4.2 Ключевой участок «Лучаново» 48
4.3 Исследование эрозионных процессов на примере
маршрутных наблюдений на ключевом участке «Лучаново» за период 2015-2017 годы 56
Заключение 64
Список использованных источников и литературы 67
Приложение А 75
Приложение В 77
1 Снежный покров и его климатическое и экологическое значения 8
1.1 Основные характеристики снежного покрова 10
1.2 Понятие снеготаяния 14
1.3 Процесс таяния снежного покрова
2 Водная эрозия почв в агроландшафтах и теоретические аспекты её
19 изучения
2.1 Понятие эрозии почв 21
2.2 Факторы эрозии почв 24
2.3 Процессы эрозии в период снеготаяния 28
3 Материалы и методика исследования 31
4 Исследование снежного покрова на станциях юга Томской области 36
4.1 Результаты исследования на станциях Бакчар, Первомайское,
36 Томск
4.2 Ключевой участок «Лучаново» 48
4.3 Исследование эрозионных процессов на примере
маршрутных наблюдений на ключевом участке «Лучаново» за период 2015-2017 годы 56
Заключение 64
Список использованных источников и литературы 67
Приложение А 75
Приложение В 77
Почва является важнейшим компонентом земельных ресурсов. Она служит связующим звеном между всеми сферами Земли и главной из них - биосферой. Почва - основной источник получения продуктов питания для человека, среда произрастания растений и обитания животных, база социально-экономического развития любого государства, его национальное достояние и стратегический природный ресурс. Несмотря на ежегодное вовлечение в сельскохозяйственный оборот новых земель, каждый год происходит сокращение площадей сельскохозяйственных угодий. К основным причинам уменьшения площади пахотных земель относят проявления эрозии почв, недостаточно продуманный отвод земель для несельскохозяйственных нужд, затопление, заболачивание, зарастание лесом и кустарниками. Чем интенсивнее используется земля, тем больше приходится прилагать усилий для сохранения ее плодородия. Площадь земель, пригодных для сельского хозяйства ограничены, а пригодных для освоения свободных земель с каждым годом становится все меньше. Таким образом, сохранение сельскохозяйственных угодий от эрозии является одной из актуальных задач современности.
Защита почв от эрозии - важное звено в проблеме охраны и рационального использования земельных ресурсов. Эрозия не только снижает плодородие почв на склонах и разрушает землю растущими оврагами, но и во многих случаях она активизирует проявление ряда других почворазрущающих процессов: дефляции, оползней, просадок, осыпей, обвалов, селей. При эрозии вместе со склоновым стоком в пруды, реки, водохранилища смываются в почву удобрения, а также гербициды, пестициды и другие химические препараты, применяемые в сельском хозяйстве. Поэтому защита почв от эрозии и дефляции является составной частью проблемы охраны окружающей среды.
Изучение основных и режимных характеристик снежного покрова представляет огромный научный и практический интерес, особенно для выявления вклада их в развитие эрозионных процессов. В данной работе представлены результаты исследования главных характеристик снежного покрова, определяется их влияние в развитие эрозии почв путем оценивания степени смыва поверхностного грунта с пахотных угодий.
С 1985 года сотрудниками Томского государственного университета (ТГУ) стали проводиться регулярные наблюдения за эрозией почв в южных районах Томской области, а с 1988 г. были организованы наблюдения за эрозией и дефляцией почв на Томь-Яйском междуречье, была организована работа Лучановского ключевого участка.
На ключевом участке Лучаново на репрезентативных участках ежегодно проводятся ландшафтно-маршрутные снегосъемки и наблюдения за процессами снеготаяния, скоростью движения талых и дождевых вод по склонам и мутностью воды в потоках. В результате ранее проведенных работ было установлено, что в пределах исследуемого региона значительно развита водная эрозия и дефляция. Ведущей среди них является водная эрозия талых вод в период весеннего снеготаяния. Данная работа является продолжением [12].
Цель работы: исследование основных характеристик снежного покрова, как факторов развития эрозии почв на различных агроландшафтах юга Томской области.
Поставленная цель требует решения следующих задач:
1. Сбор информационной базы по изучаемой территории, в которую входят данные по характеристикам снежного покрова, температуре воздуха, осадкам и ветру.
2. Исследование климатических условий, влияющих на эрозионные процессы.
3. Определение характера проявления современной эрозии почв на пахотных угодьях путем расчета интенсивности снеготаяния; освоение методов расчета.
4. Проведение наблюдений за размывом почв за 2015-2017 год в период снеготаяния (ключевой участок Лучаново).
Объект исследования - агроландшафты юга Томской области (представленный полями разных экспозиций и кедровым лесом зон южной тайги и подтайги).
Предмет изучения - оценка роли снега в развитии эрозии почв.
Материалы и методика исследования. В качестве исходных материалов в работе были взяты данные по температуре воздуха, высоте снежного покрова, запасам воды в снеге, плотности снега и скорости ветра для трех станций юга Томской области. Данные были взяты из климатического архива ВНИИГМИ- МЦД (http://meteo.ru/data), Томского ЦГМС и дневников погоды АВ-6 АМСГ Томска. Период исследования - с 1955 по 2015 год (октябрь-апрель) для станций Бакчар и Первомайское; с 1955-2017 год (октябрь-апрель) для станции Томск и с 1991 по 2017 (октябрь-апрель) для ключевого участка Лучаново.
Для проведения исследования использовались пакеты программ Excel, Paint, включающие в себя стандартные методы обработки рядов наблюдений на основе математической статистики и графических методов. Кроме того, для определения такой режимной характеристики снежного покрова, как дата начала снеготаяния, использовался автоматизированный алгоритм на базе Fox Pro. Дата окончания снеготаяния определялась путем оценки степени покрытия станции снегом. В качестве основных методов расчета интенсивности снеготаяния в работе были использованы методы Е.Г. Попова и В.Д. Комарова.
Научная новизна. Впервые за период с 1955 по 2017 г. были получены основные и режимные характеристики снежного покрова (определена среднемноголетняя высота снега за этот период, выявлены положительные тенденция средних и максимальных высот снежного покрова, установлены даты устойчивого залегания и схода снежного покрова и даты начала снеготаяния). Определена повторяемость дней с оттепелью за каждый сезон. За период с 1966 по 2015 г. составлена повторяемость различных градаций среднесуточной скорости ветра на исследуемых станциях. За этот же период впервые была посчитана и проанализирована интенсивность снеготаяния по двум методам: Е.Г. Попова и В.Д. Комарова. Было выявлено, что юг Томской области относится к зоне средней и высокой интенсивности снеготаяния.
Практическая значимость. Данные проделанной работы могут быть использованы в практике землепользования при проектировании противоэрозионных мероприятий с целью сохранения плодородия почв и увеличения урожайности. Проведенное исследование может служить основой для прогнозирования интенсивности эрозионных процессов в период снеготаяния. Кроме того, данные могут быть использованы в других отраслях, например, в сельском, лесном и промысловом хозяйствах. Поэтому выполненные исследования имеют широкое научное и практическое значение.
Структура и объем работы. Магистерская диссертация изложена на 78 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения, с 25 иллюстрациями, 10 таблицами и списком использованных источников и литературы из 76 наименований.
Во введении обосновывается выбор темы, его актуальность, обозначается цель и задачи, объект и предмет, научная новизна и практическая значимость работы .
В первой главе рассматриваются научные основы и теоретические аспекты изучения основных характеристик снежного покрова.
Во второй главе поясняются теоретические аспекты изучения роли водной эрозии в деградации почв.
В третьей главе представлены исходные материалы, описывается методика исследования и обосновывается выбор территории.
В четвёртой главе представлены результаты исследований снежного покрова по станциям, приводится оценка степени смыва почвогрунта.
В заключении подведены итоги исследования.
Автор выражает благодарность своему научному руководителю доценту, кандидату географических наук О.В. Носыревой за постоянную поддержку, наставления и замечания, а также выражает отдельную благодарность научному консультанту, профессору, доктору географических наук Н.С. Евсеевой за возможность участия в полевых работах, ценные советы и замечания, а также за предоставленные материалы и данные.
Защита почв от эрозии - важное звено в проблеме охраны и рационального использования земельных ресурсов. Эрозия не только снижает плодородие почв на склонах и разрушает землю растущими оврагами, но и во многих случаях она активизирует проявление ряда других почворазрущающих процессов: дефляции, оползней, просадок, осыпей, обвалов, селей. При эрозии вместе со склоновым стоком в пруды, реки, водохранилища смываются в почву удобрения, а также гербициды, пестициды и другие химические препараты, применяемые в сельском хозяйстве. Поэтому защита почв от эрозии и дефляции является составной частью проблемы охраны окружающей среды.
Изучение основных и режимных характеристик снежного покрова представляет огромный научный и практический интерес, особенно для выявления вклада их в развитие эрозионных процессов. В данной работе представлены результаты исследования главных характеристик снежного покрова, определяется их влияние в развитие эрозии почв путем оценивания степени смыва поверхностного грунта с пахотных угодий.
С 1985 года сотрудниками Томского государственного университета (ТГУ) стали проводиться регулярные наблюдения за эрозией почв в южных районах Томской области, а с 1988 г. были организованы наблюдения за эрозией и дефляцией почв на Томь-Яйском междуречье, была организована работа Лучановского ключевого участка.
На ключевом участке Лучаново на репрезентативных участках ежегодно проводятся ландшафтно-маршрутные снегосъемки и наблюдения за процессами снеготаяния, скоростью движения талых и дождевых вод по склонам и мутностью воды в потоках. В результате ранее проведенных работ было установлено, что в пределах исследуемого региона значительно развита водная эрозия и дефляция. Ведущей среди них является водная эрозия талых вод в период весеннего снеготаяния. Данная работа является продолжением [12].
Цель работы: исследование основных характеристик снежного покрова, как факторов развития эрозии почв на различных агроландшафтах юга Томской области.
Поставленная цель требует решения следующих задач:
1. Сбор информационной базы по изучаемой территории, в которую входят данные по характеристикам снежного покрова, температуре воздуха, осадкам и ветру.
2. Исследование климатических условий, влияющих на эрозионные процессы.
3. Определение характера проявления современной эрозии почв на пахотных угодьях путем расчета интенсивности снеготаяния; освоение методов расчета.
4. Проведение наблюдений за размывом почв за 2015-2017 год в период снеготаяния (ключевой участок Лучаново).
Объект исследования - агроландшафты юга Томской области (представленный полями разных экспозиций и кедровым лесом зон южной тайги и подтайги).
Предмет изучения - оценка роли снега в развитии эрозии почв.
Материалы и методика исследования. В качестве исходных материалов в работе были взяты данные по температуре воздуха, высоте снежного покрова, запасам воды в снеге, плотности снега и скорости ветра для трех станций юга Томской области. Данные были взяты из климатического архива ВНИИГМИ- МЦД (http://meteo.ru/data), Томского ЦГМС и дневников погоды АВ-6 АМСГ Томска. Период исследования - с 1955 по 2015 год (октябрь-апрель) для станций Бакчар и Первомайское; с 1955-2017 год (октябрь-апрель) для станции Томск и с 1991 по 2017 (октябрь-апрель) для ключевого участка Лучаново.
Для проведения исследования использовались пакеты программ Excel, Paint, включающие в себя стандартные методы обработки рядов наблюдений на основе математической статистики и графических методов. Кроме того, для определения такой режимной характеристики снежного покрова, как дата начала снеготаяния, использовался автоматизированный алгоритм на базе Fox Pro. Дата окончания снеготаяния определялась путем оценки степени покрытия станции снегом. В качестве основных методов расчета интенсивности снеготаяния в работе были использованы методы Е.Г. Попова и В.Д. Комарова.
Научная новизна. Впервые за период с 1955 по 2017 г. были получены основные и режимные характеристики снежного покрова (определена среднемноголетняя высота снега за этот период, выявлены положительные тенденция средних и максимальных высот снежного покрова, установлены даты устойчивого залегания и схода снежного покрова и даты начала снеготаяния). Определена повторяемость дней с оттепелью за каждый сезон. За период с 1966 по 2015 г. составлена повторяемость различных градаций среднесуточной скорости ветра на исследуемых станциях. За этот же период впервые была посчитана и проанализирована интенсивность снеготаяния по двум методам: Е.Г. Попова и В.Д. Комарова. Было выявлено, что юг Томской области относится к зоне средней и высокой интенсивности снеготаяния.
Практическая значимость. Данные проделанной работы могут быть использованы в практике землепользования при проектировании противоэрозионных мероприятий с целью сохранения плодородия почв и увеличения урожайности. Проведенное исследование может служить основой для прогнозирования интенсивности эрозионных процессов в период снеготаяния. Кроме того, данные могут быть использованы в других отраслях, например, в сельском, лесном и промысловом хозяйствах. Поэтому выполненные исследования имеют широкое научное и практическое значение.
Структура и объем работы. Магистерская диссертация изложена на 78 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения, с 25 иллюстрациями, 10 таблицами и списком использованных источников и литературы из 76 наименований.
Во введении обосновывается выбор темы, его актуальность, обозначается цель и задачи, объект и предмет, научная новизна и практическая значимость работы .
В первой главе рассматриваются научные основы и теоретические аспекты изучения основных характеристик снежного покрова.
Во второй главе поясняются теоретические аспекты изучения роли водной эрозии в деградации почв.
В третьей главе представлены исходные материалы, описывается методика исследования и обосновывается выбор территории.
В четвёртой главе представлены результаты исследований снежного покрова по станциям, приводится оценка степени смыва почвогрунта.
В заключении подведены итоги исследования.
Автор выражает благодарность своему научному руководителю доценту, кандидату географических наук О.В. Носыревой за постоянную поддержку, наставления и замечания, а также выражает отдельную благодарность научному консультанту, профессору, доктору географических наук Н.С. Евсеевой за возможность участия в полевых работах, ценные советы и замечания, а также за предоставленные материалы и данные.
Наблюдения за снежным покровом за период с 1955 по 2017 год показали, что характеристики снежного покрова значительно различаются из года в год: каждый год отмечаются различия в дате устойчивого образования и схода снежного покрова, высоте, плотности и запасов воды в СП, интенсивности его снеготаяния и погодными условиями. Также наблюдаются различные величины смыва твердой фазы почвы.
В результате проделанной работы можно сделать следующие основные выводы:
1. Изучение состояния снежного покрова неразрывно связано с исследованием климатических условий, при которых он образовался, во время снеготаяния. Особенно важно при исследовании характеристик снежного покрова и условий его залегания и схода определение типа весны. По характеру весенних погод и синоптических условий, при которых протекает процесс таяния снежного покрова, для исследуемой территории переходный тип весны - адвективно-радиационный. Именно такой подтип весны, характеризуемый тем, что таяние снежного покрова происходит как за счет адвекции теплого воздуха, так и за счет радиации, наблюдается за весь исследуемый период. Весна характеризуется пасмурной погодой с температурой воздуха выше 0 °С, которая чередуется с ясной погодой, со слабо отрицательными или положительными температурами воздуха.
2. Даты устойчивого залегания снежного покрова для станций Бакчар, Первомайское, Томск в среднем многолетнем значении приходится на 23-26 октября. Продолжительность периода устойчивого залегания снежного покрова составляет от 154 до 157 дней. Чтобы изучить характер залегания снежного покрова, дополнительно была посчитана повторяемость оттепелей и различных градаций среднесуточной и максимальной скоростей ветра.
3. Даты начала и конца снеготаяния на исследуемых станциях имеют следующие значения: начало снеготаяния снежного покрова в среднем многолетнем значении приходится на 28-31 марта, а конец - 16-20 апреля. Продолжительность периода снеготаяния на территории юга Томской области длится 18-22 дней. Продолжительность снеготаяния зависит от погодных условий весеннего периода. Исследование показало, что длительные периоды снеготаяния связаны, прежде всего, частыми возвратами морозов во время снеготаяния и высотой снега.
4. Интенсивность снеготаяния определялась двумя методами: В.Д. Комарову и Е.Г. Попову. По рассчитанным данным, в целом южная территория Томской области входит в зону средней и высокой интенсивности снеготаяния. Анализ средних суточных температур и погодных условий на исследуемой территории показывает, что главную роль в таянии снега играет температура воздуха. Также интенсивность снеготаяния определяется микрорельефом исследуемой территории и состоянием агрофона.
5. Изучаемая территория действительно подвергается сильному смыву почв: за 2016 год было смыто со склонов южной экспозиции 4-6 м3/га (поле с оврагом) и 12-15 м3/га (поле между лесополосой и кедрачом). Большое влияние на развитие эрозии почв оказывает микрорельеф пашни, т.е. наличие на ней ложбин, западин по которым концентрируется сток талых вод. Несмотря на то, что некоторые авторы считают, что территория Томской области не относится к эрозионноопасной, длительные наблюдения сотрудников ТГУ показывают, что каждый год происходит интенсивный смыв верхнего слоя почв различной интенсивности. Результаты исследований за 2016 год в данной работе также подтверждают смыв почвогрунта. Основной вклад в процесс смыва почв вносит таяние сугробов у лесополос. Однако текущий 2017 год оказался уникальным, со склонов различных экспозиций ключевого участка было смыто 0,5-1,0 м3/га. Что было сведено с погодными условиями и состоянием агрофона.
От характера распределения характеристик снежного покрова зависит интенсивность эрозионных процессов. Исследование снежного покрова необходимо для разработки практических мероприятий по регулированию распределения снежного покрова, для оптимального подбора метода вспашки сельскохозяйственных земель (для защиты почв от глубокого промерзания агрономы применяют снегозадержание, оставление стерни, мульчирование почвы) в осенний и весенний периоды для предотвращения или уменьшения количества смываемой почвы.
В результате проделанной работы можно сделать следующие основные выводы:
1. Изучение состояния снежного покрова неразрывно связано с исследованием климатических условий, при которых он образовался, во время снеготаяния. Особенно важно при исследовании характеристик снежного покрова и условий его залегания и схода определение типа весны. По характеру весенних погод и синоптических условий, при которых протекает процесс таяния снежного покрова, для исследуемой территории переходный тип весны - адвективно-радиационный. Именно такой подтип весны, характеризуемый тем, что таяние снежного покрова происходит как за счет адвекции теплого воздуха, так и за счет радиации, наблюдается за весь исследуемый период. Весна характеризуется пасмурной погодой с температурой воздуха выше 0 °С, которая чередуется с ясной погодой, со слабо отрицательными или положительными температурами воздуха.
2. Даты устойчивого залегания снежного покрова для станций Бакчар, Первомайское, Томск в среднем многолетнем значении приходится на 23-26 октября. Продолжительность периода устойчивого залегания снежного покрова составляет от 154 до 157 дней. Чтобы изучить характер залегания снежного покрова, дополнительно была посчитана повторяемость оттепелей и различных градаций среднесуточной и максимальной скоростей ветра.
3. Даты начала и конца снеготаяния на исследуемых станциях имеют следующие значения: начало снеготаяния снежного покрова в среднем многолетнем значении приходится на 28-31 марта, а конец - 16-20 апреля. Продолжительность периода снеготаяния на территории юга Томской области длится 18-22 дней. Продолжительность снеготаяния зависит от погодных условий весеннего периода. Исследование показало, что длительные периоды снеготаяния связаны, прежде всего, частыми возвратами морозов во время снеготаяния и высотой снега.
4. Интенсивность снеготаяния определялась двумя методами: В.Д. Комарову и Е.Г. Попову. По рассчитанным данным, в целом южная территория Томской области входит в зону средней и высокой интенсивности снеготаяния. Анализ средних суточных температур и погодных условий на исследуемой территории показывает, что главную роль в таянии снега играет температура воздуха. Также интенсивность снеготаяния определяется микрорельефом исследуемой территории и состоянием агрофона.
5. Изучаемая территория действительно подвергается сильному смыву почв: за 2016 год было смыто со склонов южной экспозиции 4-6 м3/га (поле с оврагом) и 12-15 м3/га (поле между лесополосой и кедрачом). Большое влияние на развитие эрозии почв оказывает микрорельеф пашни, т.е. наличие на ней ложбин, западин по которым концентрируется сток талых вод. Несмотря на то, что некоторые авторы считают, что территория Томской области не относится к эрозионноопасной, длительные наблюдения сотрудников ТГУ показывают, что каждый год происходит интенсивный смыв верхнего слоя почв различной интенсивности. Результаты исследований за 2016 год в данной работе также подтверждают смыв почвогрунта. Основной вклад в процесс смыва почв вносит таяние сугробов у лесополос. Однако текущий 2017 год оказался уникальным, со склонов различных экспозиций ключевого участка было смыто 0,5-1,0 м3/га. Что было сведено с погодными условиями и состоянием агрофона.
От характера распределения характеристик снежного покрова зависит интенсивность эрозионных процессов. Исследование снежного покрова необходимо для разработки практических мероприятий по регулированию распределения снежного покрова, для оптимального подбора метода вспашки сельскохозяйственных земель (для защиты почв от глубокого промерзания агрономы применяют снегозадержание, оставление стерни, мульчирование почвы) в осенний и весенний периоды для предотвращения или уменьшения количества смываемой почвы.
Подобные работы
- Пространственная дифференциация снежного покрова в бассейне р.Майма (Алтай)
Бакалаврская работа, география. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2017 - Динамика пространственно-временного состояния гидротермических условий в Алтайском крае за 30-летний период
Магистерская диссертация, природопользование. Язык работы: Русский. Цена: 4875 р. Год сдачи: 2020 - Охрана окружающей среды и экологическая безопасность на объектах Октябрьской железной дороги (Мурманское отделение)
Бакалаврская работа, природопользование. Язык работы: Русский. Цена: 4295 р. Год сдачи: 2023 - Характеристики холодного периода года Западной Сибири
Дипломные работы, ВКР, гидрология. Язык работы: Русский. Цена: 4300 р. Год сдачи: 2018