Эколого-хозяйственная оценка бассейна Сырдарьи с применением геоинформационных технологий

DOI:

До середины ХХ века Аральское море было одним из крупнейших морей-озер на планете, ежегодно в Арал поступало до 60 км3 вод Сырдарьи и Амударьи [2]. В результате интенсивного освоения пустынь и полупустынь увеличился забор воды на орошение, составив 2/3 естественного стока крупнейших среднеазиатских рек. Разбор воды практически вдвое превысил сток обеих рек в Аральское море. Итогом стала потеря Аральским морем рыбохозяйственного значения, деградация ландшафтов долин Амударьи и Сырдарьи, ухудшение климатических условий и др. В конце концов, Арал разделился на две части – Северное Аральское море (Малый Арал) и южную часть (Большой Арал). Из-за растущей разницы в уровнях между частями водоток в перемычке между ними постепенно врезался все глубже и вода уходила из северной части в южную. Для предотвращения перетока воды к 2005 году была построена Ко-каральская плотина с проектным уровнем в 42 метра. Лишняя вода сбрасывается гидроузлом в южную часть Арала [5]. Появился новый водоем, питаемый водами самой длинной реки Центральной Азии – Сырдарьи. Причем уровень моря достаточно устойчив, а минерализация снижается: в среднем 9,5 г/л против 20 г/л в 1994 г. [7]. Таким образом, создание Северного Аральского моря способствовало восстановлению целостности природнохозяйственного комплекса казахстанской ча- сти Аральского бассейна. Теперь от рациональности использования водных ресурсов Сырдарьи зависит судьба нового водоема и прилегающих ландшафтов. Анализ проб воды из реки показал, что концентрация хлоридов и фосфатов не превышает 0,113 г/л и 0,5 г/л соответственно.

Речная система Сырдарьи относится к бассейну Аральского моря, образуется при слиянии Нарына и Карадарьи в Ферганской долине и охватывает следующие страны: Республика Кыргызстан (Баткенская, Жалалабад-ская, Нарынская и Ошская области), Республика Узбекистан (Андижанская, Джизанская, Наманганская, Сырдарьинская, Ташкентская и Ферганская области), Согдийская область Республики Таджикистан и Республика Казахстан (Кызылординская и Южно-Казахстанская области) [19]. Среднемноголетний сток Сырдарьи составляет 40,8 км3/год. На реке расположены пять водохранилищ: Токтогульское, Андижанское, Кайраккумское, Чарвакское и Шардаринское. В процентном соотношении водозабор из реки составляет: Казахстан – 41,5 %, Кыргызстан – 0,82 %, Таджикастан – 7,44 %, Узбекистан – 50,24 % [11]. По этой причине рациональное использование водных ресурсов Сырдарьи невозможно без международного сотрудничества государств [22, 23, 26]. Единая геоинформационная система бассейна, отражающая водопотребление, земельные ресурсы, эффективность сельского хозяйства и др. может стать одним из инструментов такого сотрудничества [15, 17].

Материалы и методы исследований. В работе использованы методы геоинформа-ционного картографирования на основе статистической информации, данных дистанционного зондирования и картографических материалов свободного доступа. В качестве базовой основы использованы слои административных границ и гидросети проекта Open Street Map. Статистические данные взяты в «Региональной информационной системе по использованию водно-земельных ресурсов в бассейне Аральского моря» (CAWater-IS) [14]. Ландшафтная дифференциация приводится согласно ландшафтной карте СССР [18]. Геоинфор-мационная обработка произведена в программе QGIS 2.14. Для гидрохимических исследований воды из реки Сырдарья и пойменных грунтовых вод была использована переносная биохимическая лаборатория «Крисмас+».

Результаты и обсуждение . На рисунке 1 показана ландшафтная карта бассейна Сырдарьи.

На территории государств, к которым относится бассейн Сырдарьи, преобладают следующие подтипы ландшафтов: северопустынные (12,2 %), пустынно-степные низкогорья (11,5), южнопустынные (10,8 %), степные и пу- стынно-степные среднегорья (10%), пустынные высокогорья (9,7 %), луговые и лугово-степные высокогорья (6,9 %). Остальные подтипы (лугово-степные и степные высокогорья, степные низкогорья, лугово-лесные среднегорья, ксеро-фитно-кустарниково-редколесные среднегорья и высокогорья, степные низкогорья и ледники) суммарно занимают 9,4 %.

Согласно ботанико-географическому районированию территории принадлежат к Севе-ротуранской, Джунгарской, Южнотуранской, Джунгаро-Северотяньшаньской, Горносреднеазиатской, Копетдаг-Хорасанской и Североин-дукушской провинциям Ирано – Таранской подобласти и Горноцентрально-азиатской провинции Центрально-Азиатской подобласти Сахаро-Гобийской пустынной области [4].

В Таджикистане около 4580 тыс. га земель отведены для сельскохозяйственного производства, в том числе 3300 тыс. га пастбищ, 750 тыс. га пахотных земель, свыше 100 тыс. га многолетних насаждений. Земли гослесфонда занимают 1700 тыс. га Почвы Таджикистана подвержены деградационным процессам под воздействием антропогенной деятельности. Водная эрозия и дефляция характерны для сероземных почв, коричневые почвы разрушаются в результате интенсивного выпаса и распашки. Все большую роль при-

Рис. 1. Ландшафтная карта бассейна Сырдарьи

обретает роль пастбищных нагрузок в нарушении высокогорных лугово-степных почв.

В Казахстане площадь сельскохозяйственных угодий составляет примерно 222,5 млн га, из которых 185,2 млн га пастбищных земель, 21,9 млн га пашни, 5 млн га сенокосов и до 10,3 млн га залежных земель. Площадь орошаемой пашни достигает 1400 тыс. га из общей площади орошаемых земель в 2300 тыс. га. Более 1500 тыс. га земель республики подвержены дефляции, водной эрозии подвержены пахотные земли, например, в Южно-Казахстанской области 317,7 тыс. га эродированных земель [20, 21].

Из-за дефицита воды на орошение в начале 1990-х годов в Узбекистане прекратилось интенсивное освоение новых земель и удалось уйти от монокультуры хлопка. В настоящее время в республике стараются под- держивать положительный баланс гумуса в почве за счет органических удобрений и внедрения севооборотов [12]. В целом по бассейну, наибольшие площади заняты сельскохозяйственными культурами в Узбекистане – 2287 тыс. га, в Казахстане с 691 тыс. га, в Таджикистане (277 тыс. га) и Кыргызстане (239 тыс. га). В таблице 1 представлено распределение пахотных земель под различными сельскохозяйственными культурами в бассейне Сырдарьи.

Хлопок занимает лидирующую позицию среди всех культур – 26,2 % площади, при этом в отдельных странах бассейна доля колеблется от 13 % в Кыргызской республике (31 тыс. га) до 31 % в Узбекистане (715 тыс. га). Почти такую же площадь в бассейне занимают зерновые (25,6 %), при этом в относительном выражении площадь зерновых максимальна в Тад-

Рис. 2. Отбор воды на орошение субъектами стран в бассейне Сырдарьи

Таблица 1

Распределение площадей под посевами сельскохозяйственных культур в странах бассейна Сырдарьи

Государство Распределение площадей с/х культур Хлопчатник Кормовые Сады Зерновые Приусадебные Кукуруза Бахчевые Картофель Рис Виноградники Казахстан 15,9% 24,5% 4,4% 26,7% 4,0% 4,2% 1,7% 1,1% 13,1% 1,3% Кыргызстан 13,0% 25,2% 10,9% 7,3% 22,2% 10,7% 0,9% 1,7% 1,3% 1,5% Таджикистан 22,1% 15,8% 5,6% 35,6% 4,5% 2,0% 1,9% 3,6% 1,0% 3,8% Узбекистан 31,3% 10,3% 13,5% 26,0% 8,7% 1,5% 0,5% 1,0% 1,2% 2,1% жикистане (35,6 %, 98,4 тыс. га), но в абсолютном лидирует Узбекистан – 595,5 тыс. га.

Относительно велика доля кормовых культур (от 43 тыс. га в Таджикистане до 235 тыс. га в Узбекистане) и садов (от 15,5 тыс. га до 309 тыс. га).

Наибольшая доля засоленных земель из всех государств бассейна принадлежит Узбекистану – 60,4 % всех засоленных земель (табл. 2). Но при этом преобладают почвы со слабым засолением: на узбекистанскую часть бассейна Сырдарьи приходится 71 % всех слабозасоленных земель, 20,7 % сильно засоленных и 56 % незасоленных. Наибольшая доля засоленных земель в Сырдарьинской, Ферганской и Джизанской областях.

Сильно- и сверх-засоленные почвы, главным образом, сосредоточены в казахстанской части бассейна – 73,4 %, также на Казахстан приходятся 47,9 % умеренно засоленных земель всего бассейна. Это связано с преобладанием пустынных типов ландшафтов. Если рассматривать дифференциацию земель Казахстана по засолению, то к незасоленным относятся 38 %. На Кыргызстан и Таджикистан приходится незначительная доля засоленных земель бассейна – 2 % и 2,6 % соответственно, при этом в республиках преобладают незасоленные почвы.

Суммарный объем забора из Сырдарьи выше Шардаринского водохранилища в последнее десятилетие колеблется от 8 до 11 км3, при этом отмечен тренд на рост водозабора [6]. Лидером по водопотреблению является Узбекистан – от 70% до 80% всего забора воды на этом участке бассейна (табл. 3). Причем в последние годы наблюдается увеличение забора воды из реки, но связано это в первую очередь с увеличением водности, значительная доля которого приходится на зимнее время [8, 13, 24].

Рис. 3. Засоленные земли в бассейне Сырдарьи

Таблица 2

Площади земель различной степени засоления в бассейне Сырдарьи

Государство	Пл ощади земе ль разной степени засоления, тыс. га
	Нет засоления	Слабое	Умеренное	Сильное/ сверхсильное	Всего засоленных
Казахстан	289,1	208,0	173,1	88,2	469,3
Кыргызстан	448,1	16,2	5,8	4,4	26,4
Таджикистан	257,3	24,4	7,2	2,7	34,3
Узбекистан	1267,0	608,5	175,6	24,9	809,0

Показатели водопотребления из бассейна Сырдарьи

Показатель	Объем воды, км3
	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017
Подача воды в Арал и Приаралье	4,26	1,57	2,85	1,47	2,00	1,23	1,2	4,22
Водопотребитель	Водозабор выше Шардаринского вдхр., км3
Казахстан	0,68	0,61	н/д	0,54	0,46	0,57	0,44	0,74
Кыргызстан	0,17	0,18	0,13	0,23	0,17	0,17	0,19	0,19
Узбекистан	7,34	8,43	3,89	7,94	6,55	6,91	6,64	8,67
Таджикистан	1,28	1,45	0,07	1,45	1,72	1,5	1,55	1,59

Таблица 3

В условиях изменений климата, тенденции которых направлены на потепление и рост увлажнения холодного полугодия и аридиза-цию за счет вегетационного периода, возрастает роль орошения в поддержании сельскохозяйственного производства [3, 9]. Увеличение зимних сбросов каскадом гидроузлов в интересах энергетической отрасли только увеличит нехватку водных ресурсов с весны до осени [1, 10].

Заключение. Сведение статистической информации по различным показателям (географические, социальные, экономические и др.) в геоинформационную систему позволяет наглядно отображать пространственную структуру водопотребления странами бассейна Сырдарьи и их субъектами. Процессы регулирования гидрологического режима важнейшей водной артерии Средней Азии должны учитывать интересы всех водопользователей: производство электроэнергии в верховьях, орошение в среднем и нижнем течении, а также обеспечение населения водой на всем протяжении реки. Только межгосударственное взаимодействие способствует рациональному неистощительному использованию водных ресурсов Сырдарьи. Единая геоинформацион-ная система может стать инструментом контроля соблюдения межправительственных соглашений, регулирующих водопотребление и отраслевые интересы экономик.