CC BY
15РАЗДЕЛ IV
МАТЕМАТИКА. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ [MATHEMATICS. MATHEMATICAL MODELING]
УДК: 504: 332.3
DOI: 10.24411/2658-4441-2020-10028
С.А. ЧУПИКОВА, Т.М. ОЙДУП, Б.С. МОНГУШ
Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН (Кызыл, Россия)
ГИС АНАЛИЗ ЭКОЛОГО-ХОЗЯЙСТВЕННОГО БАЛАНСА КОЖУУНОВ РЕСПУБЛИКИ ТЫВА
В статье представлены результаты оценки эколого-хозяйственного баланса ко-жуунов Республики Тыва по основным категориям землепользования. Выполнено вычисление коэффициентов абсолютной экологической (К ) и относительной экологической напряжённости (К0 ), коэффициента естественной защищённости территории (Кдз ). Пространственный анализ результатов реализован с применением геоинформационных технологий. Анализировалась структура земельного фонда, существующая в 2018 г. Выявлено, что в большинстве кожуунов республики не нарушено равновесие антропогенного воздействия по отношению к восстановительному потенциалу природных экосистем. Ключевые слова: эколого-хозяйственный баланс, геоинформационные технологии, землепользование, Республика Тыва.
Рис. 4. Табл. 1. Библ. 15. назв. С. 59-66.
Работа выполнена по государственному заданию ТувИКОПР СО РАН: Проект № АААА-А17-117072710021-1
S.A. CHUPIKOVA, T.M. OYDUP, B.S. MONGUSH
Tuvinian Institute for Exploration of Natural Resources SB RAS (Kyzyl, Russia)
GIS ANALYSIS OF ECOLOGICAL AND ECONOMIC BALANCE FOR KOZHUUNS OF THE REPUBLIC OF TYVA
The article presents the results of assessing the ecological and economic balance of the kozhuuns of the Tyva Republic by the main categories of land use. The calculation
of the coefficients of the absolute ecological (К ) and relative ecological stress (К ),
the coefficient of natural protection of the territory ( К ). Spatial analysis of the results, implemented using geoinformation technologies. The structure of the land fund existing in 2018 was analyzed. It was found that in most kozhuuns of the Republic, the balance of anthropogenic impact in relation to the restorative potential of natural ecosystems is not disturbed.
Keywords: ecological and economic balance, geoinformation technologies, land use, Republic of Tyva.
Figures 4. Table 1. References 15. P. 59-66.
Введение. Одним из условий устойчивого развития Российской Федерации (РФ) является сохранение воспроизводственного потенциала её природного комплекса, при этом ведущая роль в этом процессе отводится регионам. В работе Б.И. Кочурова (2003), представлена концепция эколого-хозяйственного баланса, которая ориентирована на совершенствование территориальной структуры землепользования и может служить основой для территориального планирования устойчивого эколого -экономического развития региона. В своей работе мы придерживались определения эколого-хозяйственного баланса (ЭХБ) территории, предложенного Б.И. Кочуровым, согласно которому ЭХБ — это сбалансированное соотношение различных видов деятельности и интересов различных групп населения на территории с учётом потенциальных и реальных возможностей экосистем, что обеспечивает воспроизводство природных ресурсов с наименьшими экологическими изменениями и последствиями (Кочуров, 1999). Существует мнение, согласно которому природные ресурсы каждого региона нужно рассматривать не только с экономической точки зрения, как базис для обеспечения решения хозяйственных задач страны, но и как своеобразный элемент инфраструктуры региона (Природопользование..., 2014).Ввиду того, что инфраструктура является материально-вещественной основой социально-экономического уровня развития любого региона, от её состояния зависит уровень и качество жизни населения, чем выше её оснащённость, тем более стабильным является регион (Ой-дуп, 2016). Земля является важнейшим природным ресурсом и служит базисом, на котором развивается производство, проживает население, протекают естественные природные процессы, формирующие, в т. ч. и первостепенные средообразующие блага (Помазкова, 2010).
В связи с чем интерес представляет комплексная оценка эколого-хозяйственного баланса кожуунов Республики Тыва по соотношению основных категорий землепользования, характеризующихся различной степенью антропогенной нагрузки.
Методы и материалы. В работе использовалась методика изложенная в публикациях (Кочуров, 1999), при применении которой существует возможность оценить антропогенную нагрузку от сложившейся структуры землепользования региона. Методология исследования опирается на современные теоретические концепции устойчивого экоразвития (Акимова и др., 2005) и эколого-хозяйственного балансового подхода (Кочуров, 2003). Сформировавшаяся структура землепользования — пользования природной территорией как угодьем или ландшафтом, — как пространственно-временная категория отражает исторические, политические, экологические аспекты природопользования региона.
Выполнение оценки эколого-хозяйственного баланса территории должно базироваться на точном определении всех исходных компонентов. Содержанием ЭХБ территории является совершенствование структуры землепользования и ориентация на постоянное расширение природных систем обеспечения и жизнедеятельности человека, т .е. создание новых систем землепользования. Для оценки эколого-хозяйственного баланса территории используются следующие показатели: распределение земель по их видам и категориям; площадь природоохранных территорий; площадь территорий по видам и степени антропогенной нагрузки; напряжённость эколого-хозяйственного состояния территории; интенсивность интегральной антропогенной нагрузки; состояние естественной защищённости территории; состояние экологического фонда территории. При этом анализ структуры землепользования осуществляется на основе классификационных единиц земельного кадастра с учётом экспертных балльных оценок отдельных видов земель (табл. 1) (Минников, Куролап, 2013).
Существующая к настоящему времени методика оценки эколого-хозяйственного баланса уже прошла апробацию на примере регионов европейской части России, таких как Московская, Воронежская (Минников, Куролап, 2013), Волгоградская (Бодрова, 2013), Нижегородская, Тамбовская, Ростовская, Калужская области, Республика Мордовия (Меркулов и др., 2008), Краснодарский край. В азиатской части России
оценка ЭХБ выполнена для Алтайского края (Байкалова и др., 2016), некоторый районов Республики Бурятия (Коломина, Пономаренко, 2013), территории Обь-Томского междуречья (Панченко, Дюкарев, 2016), Забайкальского края (Помазкова, Фалейчик, 2018), а также западных сомонов Сэлэнгийского аймака Монголии (Баярма, 2017).
Таблица 1. Распределение земельного фонда Республики Тыва по степени антропогенной нагрузки
Степень антропогенной нагрузки Балл Виды и категории земель Площадь, тыс. га % от общей площади
Высшая (Р6) 6 Земли промышленности, транспорта, связи, обороны и прочие нарушенные земли, полигоны отходов, свалки 19,5 0,1
Очень высокая (Р5) 5 Земли городских поселений 43,9 0,3
Высокая (Р4) 4 Пашни, земли сельских поселений 3367,9 19,9
Средняя (Р3) 3 Земли лесного фонда, многолетние насаждения, пастбища, рекреационные земли 10874,6 64,5
Низкая (Р2) 2 Сенокосы, залежь, земли под лесами, не используемые для рубок, земли запаса, оленьи пастбища 1803,0 10,7
Очень низкая (Р^ 1 Земли ООПТ, земли водного фонда и другие условно неиспользуемые земли 751,5 4,5
Оценка ЭХБ проводилась на основе данных Росстата, Управления федеральной службы государственной регистрации кадастра и картографии по Республике Тыва, материалов Доклада о состоянии земель за 2018 год (Изменения в земельном..., 2019). Анализ структуры землепользования проводился по муниципальным образованиям на основе классификационных единиц земельного кадастра по форме статистической отчётности (форма № 22-2). Оценка степени антропогенной нагрузки проводилась с учётом балльной шкалы (см. табл. 1), согласно которой каждый вид земель имеет некоторый балл. Имеющийся земельный фонд по видам хозяйственной деятельности на землях и интенсивности нагрузки делится на шесть категорий. Наиболее высокий балл — 6 — присваивается землям промышленности, транспорта, связи, обороны, полигонам отходов, которые испытывают наибольшую нагрузку. К землям, имеющим очень низкую нагрузку и балл равный 1, относятся земли особо охраняемых территорий (ООПТ).
Оценка напряжённости эколого-хозяйственного состояния (ЭХС) проводилась по трём количественным показателям (Кочуров, 1999):
- Ка — коэффициент абсолютной напряжённости — определяется по формуле:
к _ Р..
Ка _ > Р1
К0 — коэффициент относительной напряжённости: к _
Р4 + Р5 + Р6 Р-1 + р2 + рз
- КЕЗ — коэффициент естественной защищённости земельного фонда:
Рсф К ЕЗ _ .
Ро
где К — суммарная площадь земель с учётом антропогенной нагрузки, способных выполнить средо- и ресурсостабилизирующие функции без земель с высокой степенью нагрузки — р и р , а р — общая площадь земельного фонда исследуемой территории.
РСф рассчитывается по формуле: Рсф = р + 0,8 х Р2 + 0,6 х Р3 + 0,4 х Р4, р и Р6 — площади земель с минимальной и максимальной степенями нагрузки; Р2, Р3, Р4, Р5 — площади земель с оценкой нагрузки, соответственно, в 2, 3, 4, 5 баллов.
Используется балльная оценка земель, были рассчитаны коэффициенты, характеризующие эколого-хозяйственное состояние территории (Ка, К0 и КЕЗ).
С применением инструментария геоинформационных систем (ГИС) построены фоновые картограммы, иллюстрирующие показатели значений рассчитанных коэффициентов. В качестве базовых слоев ГИС были использованы тематический слой границ административного деления региона и слой границ Особо охраняемых природных территорий (ООПТ).
Результаты и обсуждения. По данным федерального государственного статистического наблюдения по состоянию на 01.01 2018 года земельный фонд Республики Тыва составил 16860,4 тыс. га земель.
Расположение территории Тувы в центре азиатского региона, резко континентальный климат и горно-котловинный рельеф определяют особые ландшафтно-географические условия землепользования. В связи с невысокой хозяйственной деятельностью на большей территории Республики Тыва антропогенная нагрузка незначительна. Основную часть земель составляют земли лесного фонда и пастбища — 64,5 %. Пашни и земли сельских поселений составляют 19,9 %, второе место по площади. По интенсивности антропогенной нагрузки в структуре земель кожуунов Республики Тыва преобладают земли со средней степенью нагрузки (рис. 1). Анализ земельной статистической отчетности показывает, что на протяжении последних лет наиболее значительные изменения коснулись земель сельскохозяйственного назначения и земель запаса. На этих землях происходит перевод земель из одной категории в другую. Наивысшей антропогенной нагрузке подвержено около 0,1 % земель.
Рисунок 1. Распределение земельного фонда кожуунов Республики Тыва по степени
антропогенной нагрузки
Коэффициент абсолютной экологической напряжённости (Ка ) свидетельствует о наличии или отсутствии равновесия между воздействием на природные экосистемы и их восстановительным потенциалом. Так при К > 0,5 экологическое состояние земель территории перегружено хозяйственной деятельностью (Меркулов и др., 2008). Для кожуунов Республики Тыва коэффициент абсолютной напряжённости (К ) изменяется от 0,005 до 46,4. Чем ниже Ка , тем благополучнее состояние среды. Анализ пространственного распределения Ка отражает кожууны с наиболее напряжённой
ситуацией (рис. 2). Наиболее неблагоприятная обстановка сформировалась в трёх кожуунах Республики: Кызылском, Дзун-Хемчикском и Барун-Хемчикском. Кы-зылский кожуун более освоен в промышленном, а Дзун-Хемчикский и Барун-Хемчикский — в сельскохозяйственном отношении. В связи с чем необходимо планирование мероприятий по снижению нагрузки, уменьшению площадей нарушенных земель, их рекультивации. В целом для РТ анализ значения показателя Ка показывает относительное равновесие природных и антропогенных систем, что свидетельствует о сохранении восстановительного потенциала природных экосистем. Результаты расчёта коэффициента абсолютной напряжённости могут иметь погрешности, связанные с особенностями ведомственного учёта земель разных категорий. Высокие значения напряжённости могут быть связаны с отсутствием на территории земель ООПТ, включённых в государственный кадастр земель. В связи с чем данные расчётов по показателю абсолютной напряжённости кожуунов могут быть отчасти искажены.
М № И
Рисунок 2. Распределение коэффициента абсолютной экологической напряжённости (Ка )
по кожуунам Республики Тыва
Показатель относительной напряжённости К является наиболее информативным при значениях коэффициента близких к 1. Можно говорить о том, что территория уравновешена по потенциалу устойчивости природы и степени антропогенной нагрузки (Кочуров, 2003). В нашем случае для всех кожуунов значение меньше 1, максимальное 0,66 в Улуг-Хемском и Тандинском кожуунах (рис. 3). Как и на территории Забайкальского края (Помазкова, Фалейчик, 2018), в Туве, в связи с преобладанием горных территорий, наиболее интенсивно используются участки речных долин и межгорных котловин.
Рисунок 3. Распределение коэффициента относительной экологической напряжённости (К0)
по кожуунам Республики Тыва
По мнению авторов используемой нами методики, значение коэффициентов естественной защищённости (КЕЗ) связано с устойчивостью ландшафтов и антропогенной нагрузкой, чем ниже нагрузка, тем больше устойчивость. Значение КЕЗ < 0,5 — критический уровень, рост значений показателя соответствует росту естественной защищённости территории. Коэффициент естественной защищённости (Кщ) для кожуунов Республики Тыва изменяется от 0,5 до 0,77 (рис. 4). Величина
коэффициента ниже 0,5 показывает критический уровень защищённости территории, а значение от 0,55 до 0,77 свидетельствует о высоком природно-экологическом потенциале и существенной устойчивости к антропогенным воздействиям.
Рисунок 4. Распределение коэффициента естественной защищённости КЕЗ по кожуунам Республики Тыва
Анализ картографических материалов показывает, что различия ЭХБ обусловлены ландшафтной структурой, уровнем социального развития и отраслевой специализацией хозяйства.
Используя предложенные коэффициенты для оценки ситуации на территории Тувы, можно сделать вывод, что в целом по кожуунам наблюдается относительно благополучная ситуация по соотношению нарушенных и неизменённых площадей земельного фонда. Проведённые исследования позволяют оценить пространственное расположение кожуунов с различной степенью напряжённости эколого-хозяйственных систем. В частности одна из проблем — усиление процессов деградации земель. Мелиоративные, почвозащитные работы по устранению деградации почв в республике не проводятся. Переход процессов деградации в процессы опустынивания происходит на пастбищах-экосистемах, при интенсивном бессистемном выпасе животных.
ГИС-анализ, проведённый в разрезе муниципальных образований (кожуунов), показал, что сложившаяся структура землепользования для большей территории Республики Тыва характеризуется низким уровнем эколого-хозяйственной напряжённости, что связано в т. ч. и с невысоким уровнем освоенности территории. Естественная защищённость характеризуется стабильными и малонарушенными средоформирую-щими функциями природных экосистем для большей части территории.
Выводы. Проведённые исследования позволяют оценить степень антропогенной преобразованности территории и способствует облегчению разработки сбалансированной территориальной структуры природопользования для достижения оптимального регионального эколого-хозяйственного баланса. Применение инструментария геоинформационных систем для оценки эколого-хозяйственного баланса территории даёт возможность наглядного представления и анализа расчётных показателей и выявления пространственных закономерностей. Значительное преимущество применения ГИС-технологий состоит в том, что составленные карты могут обновляться и дополняться новыми элементами.
Работа выполнена по государственному заданию ТувИКОПР СО РАН: Проект № АААА-А17-117072710021-1.
ЛИТЕРАТУРА
Акимова Т.А., Хаскин В.В., Сидоренко С.Н., Зыков В.Н. Макроэкология и основы экоразвития:
Учебное пос. - М.: РУДН, 2005. - 367 с. Байкалова Т.В., Карпова Л.А., Морковкин Г.Г., Солонько Е.В. Картографическая оценка эколо-го-хозяйственного состояния сельскохозяйственных территорий предгорных районов Алтайского края // Вестн. Алтайского гос. аграрного ун-та. - 2016. - № 9. - С. 101-109. Баярмаа В. Расчёт и оценка эколого-хозяйственного баланса в геоинформационной системе западных сомонов Сэлэнгийского аймака Монголии // Природа Внутренней Азии. -№ 2 (3). - 2017. - С. 62-68. Бодрова В.Н. Расчёт и оценка эколого-хозяйственного баланса Волгоградской области в геоинформационной системе // Проблемы региональной экологии. - 2013. - № 2. - С. 43-50. Изменения в земельном фонде Республики Тыва в 2018 году [Электрон. ресурс]. - 2019. - Режим доступа: https://rosreestr.ru/site/press/news/izmeneniva-v-zemelnom-fonde-respubliki-tyva-v-2018-godu/, свободный. Коломина Т.М. Пономаренко Е.А. Особенности концепции устойчивого развития Заиграевско-го района Республики Бурятия на основе эколого-хозяйственного баланса территории // Вестн. Иркутского гос. техн. ун-та. - 2013. - № 7. - С. 40-44. Кочуров Б.И. Геоэкология: экодиагностика и эколого-хозяйственный баланс территории:
Учебное пос. - Смоленск: СГУ, 1999. - 154 с. Кочуров Б.И. Экодиагностика и сбалансированное развитие: Учебное пос. - М.; Смоленск:
Маджента, 2003. - 384 с. МеркуловП.И., Меркулова С.В., ВарфоломеевА.Ф. Геоэкологические аспекты исследования структуры землепользования на территории Республики Мордовия // Вестн. Мордовского ун-та. - 2008. - № 1. - С. 123-130.
Минников И.В., Куролап С.А. Оценка эколого-хозяйственного баланса территории Воронежской области // Вестник ВГУ. Сер. География, геоэкология. - 2013. - № 1. - С. 129-136.
Ойдуп Т.М. Методические основы исследования инфраструктурной адаптивности региона // Экономический анализ: теория и практика. - 2016. - № 3 (450). - С. 182-193.
Панченко Е.М., Дюкарев А.Г. Эколого-хозяйственный баланс Обь-Томского междуречья // География и природные ресурсы. - 2016. - № 4. - С. 123-129.
Помазкова Н.В. Земельные ресурсы и современные проблемы землепользования Забайкальского края // Учёные зап. ЗабГГПУ им. Н.Г. Чернышевского. Серия: Естеств. науки. -2010. - № 1. - С. 60-67.
Помазкова Н.В., Фалейчик Л.М. Оценка эколого-хозяйственного баланса территории Забайкальского края // Вестн. Воронежского гос. ун-та. Сер.: География. Геоэкология. - 2018. -№ 2. - С. 5-15.
Природопользование в территориальном развитии современной России / Под ред. И.Н. Волковой, Н.Н. Клюева. - М.: Медиа Пресс, 2014. - 360 с.
