Assessment of Natural and Anthropogenic Impacts on Soils Based on Field, Laboratory and Geoinformation Data

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.ru Т. 11. №10 2025 https://doi.org/10.33619/2414-2948/119 Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) 51 УДК 504.53.052 AGRIS P30 https://doi.org/10.33619/2414-2948/119/07 ОЦЕНКА ЕСТЕСТВЕННЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ПОЧВЫ ЗАПАДНОЙ И ВОСТОЧНОЙ ЧАСТЕЙ АПШЕРОНСКОГО ПОЛУОСТРОВА ©Гулиев И. А., ORCID: 0009-0003-1501-8852, канд. с.-х. наук, Институт географии им. акад. Г. А. Алиева, г. Баку, Азербайджан, [email protected] ©Гусейнов Р. А., ORCID: 0000-0002-3900-272X, Институт географии им. акад. Г. А. Алиева, г. Баку, Азербайджан, [email protected] ASSESSMENT OF NATURAL AND ANTHROPOGENİC İMPACTS ON SOİLS BASED ON FİELD, LABORATORY AND GEOİNFORMATİON DATA ©Guliyev I., ORCID: 0009-0003-1501-8852, Ph.D., Institute of Geography named after Academician G. A. Aliyev, Baku, Azerbaijan, [email protected] ©Huseynov R., ORCID: 0000-0002-3900-272X, Institute of Geography named after Academician G. A. Aliyev, Baku, Azerbaijan, rauf[email protected] Аннотация. Проведено сравнение западной и восточной частей Апшеронского полуострова на фоне различной антропогенной нагрузки, с использованием цифровых изображений, полевых исследований и результатов лабораторного анализа. На основании всех трёх подходов установлено, что западная часть полуострова подвергается более сильному негативному антропогенному воздействию, включая урбанизацию и техногенные факторы, вследствие чего влияние экзодинамических процессов на почвенный покров усилилось, а серо-бурые почвы, по данным лабораторных исследований, претерпели более значительную деградацию. Напротив, в восточной зоне полуострова, где урбанизация развивается медленнее, техногенное воздействие относительно слабее, а пастбища и выгоны были заменены миндальными и оливковыми садами, что повлекло улучшение состояния почвенного покрова. Abstract. The article compares the western and eastern parts of the Absheron Peninsula against the background of different anthropogenic loads, using digital images, field studies and laboratory analysis results. Based on all three approaches, it was established that the western part of the peninsula is subject to stronger negative anthropogenic impacts, including urbanization and man-made factors, as a result of which the influence of exodynamic processes on the soil cover has increased, and gray-brown soils, according to laboratory studies, have undergone more significant degradation. In contrast, in the eastern zone of the peninsula, where urbanization is developing more slowly, the anthropogenic impact is relatively weaker, and pastures and rangelands have been replaced by almond and olive orchards, which has led to an improvement in the condition of the soil cover. Ключевые слова: экосистема, деградация, серо-бурые почвы, геоинформация, гумус. Keywords: ecosystem, degradation, gray-brown soils, geoinformation, humus. Апшеронский полуостров Азербайджанской Республики является географической территорией, где процесс опустынивания протекает наиболее интенсивно, причём этот Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.ru Т. 11. №10 2025 https://doi.org/10.33619/2414-2948/119 Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) 52 процесс происходит под влиянием совместного действия многосторонних природных и антропогенных факторов. В целом, территория относится к полупустынной зоне, отличается слабым водообеспечением и постоянно подвергается воздействию экзодинамических процессов. Особенно частые сильные ветры и периодические колебания уровня Каспийского моря вызывают негативную трансформацию почвенно-растительного покрова в условиях современного опустынивания. В ситуации, когда проведение мелиоративных мероприятий затруднено, уровень грунтовых вод регулируется Каспийским морем, которое в обоих случаях оказывает отрицательное воздействие на почвообразовательный процесс, ускоряя засоление почв. Процесс дефляции в весенний период способствует испарению выпавших осадков, снижает влажность почвы и распространяет токсичные солевые фракции из низинных территорий и солёных озёр на прилегающие земли, тем самым усиливая засоление почв. Это, в свою очередь, стало причиной расширения ареала галофитов на полуострове [13]. К числу природных факторов, частично влияющих на опустынивание Апшерона, относятся и грязевые вулканы. На территории находится около тридцати грязевых вулканов, периодические извержения которых изменяют физико-химические свойства почв на прилегающих участках, а выбросы, содержащие токсичные соли, формируют очаги опустынивания в ландшафте.На фоне природного опустынивания антропогенное воздействие на Апшерон за последний век значительно возросло. С развитием нефтеи газодобывающей промышленности в течение последнего столетия происходил быстрый процесс урбанизации. На территории полуострова общей площадью 2100 км² сформировалась Баку-Сумгаитская агломерация где проживает более 3 млн человек (https://goo.su/jKve). В настоящее время средняя плотность населения по стране составляет 106,6 чел./км², в то время как на Апшероне — 489,2 чел./км², в пределах Большого Баку — 996 чел./км², а в самом Баку — 5430,9 чел./км² (https://goo.su/jKve). Каждый день естественные ландшафты Апшеронского полуострова сокращаются и на их месте формируется урбэкосистема. За последние сто лет окружающая среда Апшерона подверглась сильному загрязнению в связи с нефтедобычей. На полуострове насчитывается около 7 тыс нефтяных скважин, из которых около 2000 выведены из эксплуатации. Нефтедобывающая промышленность занимает площадь около 20 тыс. га, из которых 10 тыс. га загрязнены или залиты пластовыми водами [4]. В последние годы Правительство Азербайджана предприняло ряд мер по технической и биологической рекультивации нефтезагрязнённых почв Апшеронского полуострова с учётом международного опыта. С другой стороны, на процесс опустынивания в регионе отрицательное влияние оказывает и техногенная деятельность, связанная с функционированием многочисленных каменных (Гюздег, Зира, Маштага, Гюльбахт и др.) и песчаных (Балаханы, Сураханы, Новханы, Говсаны и др.) карьеров. Быстрый рост БакуСумгаитской агломерации, расширение дорожной инфраструктуры, деградация почв привели к сокращению сельскохозяйственных угодий. Это остаётся проблемой для всех крупных городов мира и уже привлекало внимание ряда исследователей [5-7]. Цель исследования заключается в оценке динамики процесса опустынивания в сложнейшей урбэкосистеме под воздействием различных форм хозяйственной деятельности человека на основе полевых исследований, лабораторных данных и метода дистанционного зондирования. Материал и методы исследования Район исследований охватывает северную часть Апшеронского полуострова — его западное и восточное крыло. Географические координаты западной части: на севере — Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.ru Т. 11. №10 2025 https://doi.org/10.33619/2414-2948/119 Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) 53 49°39'49,564"E 40°36'48,548"N; на западе — 49°46'55,726"E 40°26'44,641"N; на востоке — 50°2'33,709"E 40°35'27,17"N; на юге — 50°2'27,285"E 40°25'36,112"N. Восточная часть расположена в пределах следующих координат: на севере - 50°2'42,432"E 40°34'57,42"N; на западе — 50°2'30,016"E 40°21'25,424"N; на востоке — 50°19'33,082"E 40°29'19,709"N; на юге — 50°22'14,488"E 40°13'48,521"N. Данный район ограничен с севера и востока Каспийским морем, а с юга переходит в зону высокоразвитой урбoэкосистемы [4-6] (Рисунок 1). Приводятся основные теоретические и экспериментальные результаты, фактические данные, обнаруженные взаимосвязи и закономерности. При этом отдается предпочтение новым результатам и данным долгосрочного значения, важным открытиям, выводам, которые опровергают существующие теории, а также данным, которые, по мнению автора, имеют практическое значение [8]. Рисунок 1. Территория исследования Обработка цифровых изображений. Информация о временно выделенном районе исследований, а также о расположенных в нём пробных и опытных площадках была получена с помощью мультиспектральных камер Enhanced Thematic Mapper (ETM+) спутников Landsat 5 и Landsat 8,9, отражающих вегетационный период 1994 и 2024 годов. 1994 год — Landsat 4-5 TM C2 L1; WRS Path – 166; WRS Row – 032; UTM Zone – 39; географические координаты центра сцены: 40°20'42,86"N; 50°10'48,25"E; размер пикселя – 30 м. 2024 год — Landsat 8-9 OLI/TIRS C2 L1; WRS Path – 166; WRS Row – 032; UTM Zone – 39; географические координаты центра сцены: 40°19'58,80"N; 50°14'12,08"E; размер пикселя – 30 м. В пределах исследуемого района было заложено 9 почвенных разрезов и выполнено их подробное морфологическое описание. Отобранные почвенные образцы были Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.ru Т. 11. №10 2025 https://doi.org/10.33619/2414-2948/119 Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) 54 проанализированы по следующим методикам: максимальная и гигроскопическая влажность — весовым методом; общий азот и гумус — по И. В. Тюрину; гранулометрический состав — по методу Н. А. Качинского; pH водной суспензии — потенциометрически; поглощённые основания: Na⁺ — по методу К. К. Гедройца; Ca²⁺ и Mg²⁺ — по методу Д. И. Иванова; СО₂ карбонатов — кальциметрически; полная влагоёмкость — по методу Д. И. Иванова [5]. В полевых условиях для изучения негативного влияния дефляционных процессов на почвенный покров в исследуемом районе — как в восточном, так и в западном крыле — был поставлен эксперимент с использованием дистиллированной воды объёмом один литр: три повтора и один контроль. С учётом ветреных дней, через десять суток были отобраны пробы, которые затем в лабораторных условиях подверглись анализу полной влагоёмкости. Результаты и обсуждение Согласно гипсометрической карте Апшеронского полуострова, некоторые почвенноклиматические показатели его западной и восточной частей изменяются в соответствии с естественными закономерностями. За последние 30–35 лет позитивные изменения в хозяйственной деятельности человека также оказали влияние на этот процесс. Так как западная и восточная части полуострова находятся в одинаковых физико-географических условиях, здесь сформировались серо-бурые почвы. Однако длительное воздействие урбоэкологических процессов и загрязнение под влиянием техногенных факторов привели к существенным изменениям их морфогенетических свойств. Целью данного анализа является оценка изменений, происходящих на фоне положительной хозяйственной деятельности человека в последние годы. С 1990-х годов XX века до настоящего времени на территории района исследования процесс урбанизации стремительно развивался, усиливая нагрузку на ландшафты и сокращая почвенные ресурсы. Наряду с этим в регионе происходило и развитие агроландшафтов [7-11]. Западная часть Апшеронского полуострова в основном представлена низкогорьями и холмами, сменяющимися к западу прибрежными равнинами и их террасами (Рисунок 2). Рисунок 2. Цифровой модель рельефа исследуемой территории Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.ru Т. 11. №10 2025 https://doi.org/10.33619/2414-2948/119 Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) 55 Рельеф исследуемого района состоит из следующих элементов: 1. высота <0 м — плоские абразионно-аккумулятивные морские равнины, занимают более 30% общей территории полуострова; 2. 0-20 м — слабо наклонные волнистые, грядовые, абразионноаккумулятивные морские равнины, составляют 17,3% общей территории; 3. 20–50 м — денудационные тектонические впадины низкогорья, составляют 13,5% общей территории; 4. 100-200 м — слабо расчленённые антиклинальные и моноклинальные гряды, в основном сложенные осадочными породами неогена и плейстоцена, составляют 17,3% общей территории; 5. 200-572 м — плато складчатого низкогорья, сложенные осадочными породами плиоцена, охватывают 8,4% общей территории. Западная часть исследуемого района отличается более сложными экологогеографическими условиями: процессы почвообразования в низинных местах протекают в гидроморфных условиях, а на крутых склонах — в автоморфных. Засушливый климат и влияние Каспийского моря обусловили более высокую минерализацию грунтовых вод в низинах. С другой стороны, в последние годы ускоренная урбанизация и многолетнее техногенное воздействие значительно усилили экологическую напряжённость в регионе. За последние тридцать лет при анализе показателей некоторых климатических элементов западной части Апшерона можно отметить возрастание влияния экзодинамических процессов (Таблица 1). Таблица 1 НЕКОТОРЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 1994 Влажность поверхности почвы, 5 см Янв. Март Май Июль Сент. Нояб. Ср.годовая 0,72 0,71 0,52 0,34 0,23 0,49 0,49 Кол-во среднегововых осадков, мм/день 18,23 45,77 32,19 5,15 5,45 76,72 350,3 Температура поверхности почвы 3,09 5,81 17,57 25,58 21,9 9,38 13,56 Средняя скорость ветра, м/сек 3,36 3,86 2,89 3,58 3,04 3,7 3,49 2024 Влажность поверхности почвы, 5 см 0,49 0,51 0,48 0,32 0,19 0,61 0,45 Кол-во среднегововых осадков, мм/день 22,73 37,06 33,86 13,43 2,42 39,34 386,40 Температура поверхности почвы 7,33 7,67 16,93 27,79 23,79 13,6 16,44 Средняя скорость ветра, м/сек 5,72 4,08 4,51 3,81 4,81 5,24 4,4 В 1994 г среднегодовая температура поверхности почвы составляла 13,6°C, тогда как в 2024 г этот показатель достиг 16,4°C. Средняя скорость ветра в 1994 году равнялась 3,5 м/с, а в 2024 г увеличилась до 4,4 м/с. Напротив, влажность поверхности почвы по сравнению с 1994 г в 2024 г снизилась. Это различие наиболее заметно проявилось в период вегетации растений. Что касается показателей нормализованного вегетационного индекса (НВИ), то за последние тридцать лет на полуострове в целом наблюдается положительная динамика. Это связано с биологической рекультивацией нефтезагрязнённых почв, расширением жилых ландшафтов, развитием оросительных систем и другими факторами. В западной части Апшеронского полуострова за тридцать лет площадь земель, классифицированных как бедленд (-0,1–0,1) и слаборазвитая растительность (0,1–0,2), составляла 83% (45456,23 га), тогда как в 2024 г этот показатель снизился до 67% (Рисунок 3, 4). Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.ru Т. 11. №10 2025 https://doi.org/10.33619/2414-2948/119 Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) 56 Рисунок 3. Нормализованный вегетационный индекс (НВИ) - 1994 Рисунок 4. Нормализованный вегетационный индекс (НВИ) - 2024 Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.ru Т. 11. №10 2025 https://doi.org/10.33619/2414-2948/119 Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) 57 Согласно картам землепользования западной части исследуемого района, за последние десять лет здесь ускорился процесс урбанизации: площадь населённых пунктов и инфраструктуры увеличилась с 66,7% до 71%. Соответственно, наблюдается сокращение других экосистем. Особенно быстро уменьшаются посевные земли, которые заменяются населенными пунктами и инфраструктурными объектами (Рисунок 5). Рисунок 5. Наземный покров В восточной части исследуемого района за последние тридцать лет отмечается положительное антропогенное воздействие. По спутниковым данным за этот период показатели климатических элементов — влажность почвенной поверхности, температура поверхности почвы и скорость ветра — были выше (Таблица 2). По нормализованному вегетационному индексу наблюдается ещё более выраженная положительная динамика. Так, если в 1994 г показатель бедленд в восточной части составлял 73,93%, то в 2024 г он снизился до 19,95%. Показатель плотности >0,4 по сравнению с 1994 годом вырос в 4,5–5 раз. Показатель умеренной степени по площади оказался в 3,6 раза выше (Рисунок 5, 6). Таблица 2. НЕКОТОРЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 1994 Влажность поверхности почвы, 5 см Янв. Март Май Июль Сент. Нояб. Ср.год. 0,73 0,73 0,6 0,38 0,30 0,56 0,55 Кол-во среднегововых осадков, мм/день 23,04 38,74 32,16 79,5 31,7 37,06 370,67 Температура поверхности почвы 6,52 6,84 15,34 23,88 23,13 13,22 14,79 Средняя скорость ветра, м/сек 5,12 5,17 3,59 4,26 4,11 5,31 4,68 2024 Влажность поверхности почвы, 5 см 0,98 0,91 0,51 0,35 0,24 0,51 0,57 Кол-во среднегововых осадков, мм/день 20,37 35,55 30,51 11,76 2,21 38,42 367,44 Температура поверхности почвы 8,56 7,83 16,24 26,88 23,55 14,94 16,53 Средняя скорость ветра, м/сек 6,3 4,47 4,7 4,02 5,29 5,83 4,8 Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.ru Т. 11. №10 2025 https://doi.org/10.33619/2414-2948/119 Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) 58 Рисунок 6. Нормализованный вегетационный индекс (НВИ) - 1994 Рисунок 7. Нормализованный вегетационный индекс (НВИ) - 1994 Восточная часть исследуемого района Апшерона отличается от западной не только по землепользованию, но и по внутригрупповой изменчивости показателей по годам (Рисунок 7). Как видно на карте, при сравнении 2016 и 2024 годов за восьмилетний период произошли значительные изменения. В восточной части Апшерона видно, что природный ландшафт сменился культурным. Если в 2016 г площадь бедлендов составляла 7,86%, то в 2024 г этот показатель снизился до 2,69%. Площадь пашен возросла с 6,44% до 13,44%. Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.ru Т. 11. №10 2025 https://doi.org/10.33619/2414-2948/119 Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) 59 Рисунок 8. Наземный покров Хотя населённые пункты на всём протяжении Апшеронского полуострова имеют положительную динамику, в восточной части темпы их роста ниже, чем в западной. Как видно из карт, в восточной части полуострова вокруг населённых пунктов располагаются пашни, в частности оливковые и миндальные сады. Судя по карте, за последние восемь лет уменьшение площадей пастбищ и сенокосов практически пропорционально увеличению пашен. Апшеронский полуостров отличается от других регионов Азербайджана преобладанием ветреных часов. В аридных климатических условиях наличие Каспийского моря и многочисленных солёных озёр существенно повлияло на засоление серо-бурых и серых почв полуострова. На опытном участке с географическими координатами 40°31.818"N; 49°51.660"E по результатам анализа полного водного извлечения количество сухого остатка составило 0,077%, сумма солей — 0,061%. Среди анионов преобладали Clи SO₄²-, среди катионов — Ca²+. В северо-западной части полуострова, вблизи солёного озера (координаты: 40°31.693"N; 49°52.932"E), среднее значение сухого остатка составило 0,052%, сумма солей — 0,049%. Здесь также преобладали среди анионов сульфаты и хлориды, среди катионов — Ca²+ и Na⁺. Сравнительный анализ почвенных образцов, взятых из серо-бурых почв, показал, что в западной части полуострова из-за интенсивности экзодинамических процессов и преобладания негативного антропогенного воздействия почвы подверглись более сильной деградации. Напротив, в восточной части деградация протекала слабее, а в последние годы положительная антропогенная деятельность сыграла важную роль в улучшении ряда параметров почв. Ниже приводятся результаты анализа срезов №600 (запад) и №602 (восток) (Таблица 3). Из Таблицы видно, что в западной части верхний горизонт почв деградировал и