CC BY
76
***** ЯЗШСЖИ)Г ***** № 1(21) 2011
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 330.15:502.5
МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ АГРОЛАНДШАФТА
METHODICS OF SUBSTANTIATION OF THE OPTIMAL
STRUCTURE OF THE AGRICULTURAL LANDSCAPE
B.A. Семендуев, соискатель
Московский государственный университет природообустройства
V.A. Semenduev
The Moscow state university of environmental engineering
Предложен новый подход к обоснованию оптимальной структуры агроландшафтов, учитывающий экологические, хозяйственные и социально-экономические факторы.
A new approach is proposed for substantiating the optimal structure of agricultural landscapes which takes into account ecological, economic and social - economic factors.
Ключевые слова: агроландшафт, компоненты ландшафта, внешние эффекты, интегральные показатели, эффективность.
Key words: agricultural landscape, components of landscape, external effects, integral factors, efficiency.
Развитие сельского хозяйства в России происходило за счет самых экологически значимых биотических элементов: распашки лугов и вырубки лесов (относительная экологическая значимость лугов составляет - 0,62, смешанных лесов - 0,63, а пашни только - 0,14 [1]), в результате чего произошло существенное изменение состояния основных компонентов природной среды (приземного слоя атмосферного воздуха, почвы, растительного и животного мира, поверхностных и подземных вод и др.); резко снизилась величина альбедо подстилающей поверхности; увеличился радиационный баланс на 7... 12 % в зависимости от типа почв и растительного покрова; выросли суммы активных температур на 9... 15 %, величины
эвапотранспирации и теплообмена с атмосферой; на 6... 15 % изменился гидротермический режим (индекс сухости Будыко) [2]. Кроме того, нарушение естественной структуры природных ландшафтов (высокая степень распаханности земель), приводит к изменению содержания органического вещества и химических элементов в почвах, которые определяют характер влияния на процессы почвообразования и состояние пахотных почв, к развитию деградационных процессов, снижению биоразнообразия, уменьшению экологической устойчивости агроландшафтов и другим негативным последствиям для природной среды, сельскохозяйственного производства, здоровья человека, животных и растений.
Степень распаханности земель (отношение площади пашни к общей территории) характеризуется следующими данными: в Северном, Северо-Западном, Западно-Сибирском, Восточно-Сибирском и Дальневосточном регионах эта величина изменяется от 1 до 10 %; в Центральном, Волго-Вятском и Уральском регионах - от 30 до 35 %; в Поволжском и Северо-Кавказском регионах - от 45 до 50 %; в Центрально-Черноземном регионе - от 60 до 80 % [2].
Многочисленными исследованиями же установлено, что с учетом энтропии почв и других факторов для создания экологически устойчивых и высокопродуктивных агроландшафтов распаханность территории не должна превышать 38,2 %. В других странах мира этот показатель составляет: в странах ЕС - 52 %, в США - 31 %, в Японии -79 %, в Великобритании - 36 %, в Индии - 70 %, в Китае - 75 %. Все это свидетельствует о том, что степень распашки территорий в большинстве стран мира практически достигла предельного значения, равного 40 % [5], а в некоторых государствах превысила критическое значение.
Вопросы определения оптимальной структуры ландшафта на сегодняшний день являются наиболее сложной и недостаточно разработанной проблемой, хотя попытки обоснования оптимальной доли пашни в общей площади предпринимались неоднократно. Результаты исследований свидетельствуют о широком разбросе пределов антропогенной нагрузки на ландшафты [2, 4, 5].
Широкий разброс допустимых площадей пашни объясняется отсутствием единого методического подхода к оценке такого важного показателя, характеризующего эколого-экономическую устойчивость агроландшафта (ландшафта), каким является степень распаханности территории.
В связи с этим, нами разработана методика обоснования оптимальной структуры агроландшафта, основные положения которой базируются на современных представлениях о функционировании природных и социально-экономических систем, экосистемном анализе и моделировании природных и экономических процессов.
Ретроспективный анализ состояния основных компонентов техно-природных систем (агроландшафтов) и долгосрочный прогноз ожидаемых последствий воздействия на них различных мелиоративных мероприятий проводится по схеме «показатель - состояние -воздействие - отклик (изменение состояния)» с помощью системы интегральных показателей.
В качестве интегрального показателя для атмосферного воздуха целесообразно использовать гидротермический режим «индекс сухости», характеризующий тепло- и влагообеспеченность растений и
учитывающий природно-климатические условия и хозяйственную деятельность, включающую проведение агролесотехнических, гидротехнических и других мероприятий, направленных на получение дополнительного количества влаги, на формирование гидротермических условий.
Гидротермический режим оказывает существенное влияние на формирование уровня плодородия почв. Почвы являются не только основным компонентом агроландшафтов, но и средством производства и объектом приложения труда. Поэтому очень важно рассматривать две функции почв, которые они выполняют в агроландшафтах -экологическую и социально-экономическую [2]. Экологические функции почв определяются их природным (естественным) плодородием, то есть наличием запасов гумуса, поскольку гумус -основа всех водно-физических и физико-химических свойств почв, делающих почву мощным биогеохимическим барьером, регулирующим взаимосвязь между биологическим и геологическим круговоротами и величину стока с водосборной территории.
Социально-экономические функции почв определяются экономическим плодородием (продуктивностью), которое зависит, главным образом, от хозяйственных факторов (применение минеральных и органических удобрений, регулирование кислотно-щелочных условий). В настоящее время при обосновании системы мелиоративных мероприятий на это не обращают внимания и говорят о плодородии вообще, подразумевая под этим повышение урожайности, т.е. экономическое плодородие.
Для оценки уровня плодородия и продуктивности почв используются модели, учитывающие особенности природных условий, содержание и состав гумуса, обеспеченность элементами минерального питания и кислотно-щелочной режим почв, а также все основные факторы роста и развития сельскохозяйственных растений.
Для оценки изменения биоразнообразия агроландшафтов и общего запаса органического вещества в почве используется система моделей, характеризующих биоразнообразие и запасы органического вещества в зависимости от структуры использования земель и системы земледелия, которые определяют условия сохранения биоразнообразия, общую устойчивость и нормальное функционирование ландшафтов.
При обосновании оптимальной структуры агроландшафта существенная роль в системе комплексных мелиораций и экологизации сельскохозяйственного производства отводится гидротехническим мелиорациям. Цели комплексных мелиораций, включая гидротехнические, сельскохозяйственных земель могут быть достигнуты только при выполнении определенного целостного набора требований, которым должна удовлетворять система мелиоративных
мероприятий. Этот набор требований назван мелиоративным режимом [3]. Применительно к гидротехническим мелиорациям сельскохозяйственных земель система показателей мелиоративного режима может включать: допустимые пределы регулирования
влажности корнеобитаемого слоя почвы; периоды и сроки затопления поверхности земли; пределы глубин грунтовых вод; направление и величина влагообмена между корнеобитаемым слоем почвы и подстилающим его слоем или грунтовыми водами; допустимое содержание токсичных солей в почвенном растворе, состав и количество поглощенных оснований, pH почвенного раствора; допустимые количество и качество дренажных вод, сбрасываемых в поверхностные водотоки или водоемы; требуемая динамика запасов гумуса и питательных веществ в почве; предельное значение общей минерализации поливной воды, соотношения в ней ионов натрия и кальция и pH воды. Количественные значения того или иного показателя устанавливаются применительно к каждой мелиорируемой территории на основе экономических расчетов с учетом воздействия на природную среду. Для этого используется система критериев, характеризующих водный, солевой (химический), биологический, гидрогеологический режимы, уровни плодородия и продуктивности мелиорируемых почв в зависимости от системы земледелия и технического состояния мелиоративных систем.
Важным компонентом гидромелиорации являются защитные лесополосы (агролесомелиорации), обеспечивающие предотвращение эрозии и дефляции почв, а также улучшающие микроклимат и повышающие степень использования биоклиматического потенциала и интенсивность использования почв, что способствует эффективному использованию всех видов ресурсов. Количественная оценка влияния агролесотехнических мелиораций на уровень экономического плодородия проводится через рост урожайности сельскохозяйственных культур и опада, уменьшение величины компенсационных затрат на поддержание плодородия почв (увеличение содержания гумуса за счет снижения смыва объема почвы), снижение размера затрат на внесение мелиорантов и подачу водных ресурсов за счет улучшения водного, воздушного, питательного, солевого и теплового режимов почв.
Воспроизводство плодородия почв невозможно без системы органических и минеральных удобрений (химических мелиораций). Обоснование объемов внесения в почву минеральных удобрений проводится с помощью системы критериев, характеризующих влияние КРК на экологическое состояние, продуктивность почв, качество сельскохозяйственной продукции и загрязнение водных ресурсов биогенами и тяжелыми металлами [2].
При обосновании предельной нагрузки на агроландшафты необходимо учитывать все факторы, влияющие на урожайность сельскохозяйственных культур (водный, тепловой, химический, пищевой и другие режимы почв), а также затраты, связанные с предотвращением, снижением или компенсацией возможного негативного их воздействия на агроландшафт. Это обстоятельство учитывается через экологический ущерб или эффект (предотвращенный ущерб). Экологический ущерб от использования земель в сельском хозяйстве связан с трансформацией природных ландшафтов в агроландшафты и нарушением природной структуры земель, уменьшением биоразнообразия и запасов органического вещества. Основными критериями являются: степень нарушенности природной структуры ландшафтов, снижение биоразнообразия, площади разрушенных и трансформированных экосистем, ущерб здоровью населения, снижение экологических функций почвы. Оценка ущербов основана на связи между степенью нарушенности природной структуры (с учетом техногенного загрязнения) и степенью разрушения и трансформации природных экосистем.
Вопросы защиты земель от водной эрозии, затопления и подтопления, защиты и сохранения сельскохозяйственных угодий от ветровой эрозии и опустынивания решаются через систему критериев и методики обоснования агролесотехнических, водоохранных мелиораций, восстановления экологического каркаса территорий и системы инженерных мероприятий по защите от подтопления и затопления [2, 4].
Для оценки относительной значимости отдельных видов сельскохозяйственных угодий используются коэффициенты относительной экологической значимости биогенных и абиогенных элементов ландшафта. Экологическая устойчивость агроландшафтов определяется через коэффициент экологической устойчивости природной среды, величина которого зависит от структуры использования и относительной экологической значимости различных сельскохозяйственных угодий с учетом геолого-морфологических условий рельефа [1].
Экологический ущерб водным ресурсам от загрязнения их в результате сельскохозяйственной деятельности предлагается определять в зависимости от размера водопотребления, величины сброса коллекторно-дренажных вод и объема поступления загрязняющих веществ.
В основу оценки влияния соотношения arpo- и биоценоза на решение проблемы безработицы положена экономическая оценка трудовых ресурсов и численность работников, вовлекаемых в
***** ЯЗШСЖИ)Г ***** № 1(21) 2011
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
производственный процесс в результате проведения мелиоративных мероприятий.
Критерием оценки оптимальной структуры агроландшафта является максимальная величина чистого дисконтированного дохода.
В заключение следует отметить, что изложенный выше подход к обоснованию оптимальной структуры ландшафта учитывает большое разнообразие почвенно-климатических условий рассматриваемого региона и рассматривает мелиоративные мероприятия (агротехнические, агрохимические, агролесотехнические,
гидротехнические мелиорации и др.) в комплексе. При этом экологическая устойчивость и экономическая эффективность степных ландшафтов обеспечивается за счет трансформации пашни в сенокосы и пастбища, а остальных ландшафтов - за счет посадки леса.
Библиографический список
1. Агроэкология [Текст] / Под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. - М.: Колос, 2000. -
536 с.
2. Айдаров, П.П. Комплексное обустройство земель [Текст]: монография / П.П. Айдаров. - М.: МГУП, 2007. - 208 с.
3. Айдаров, И.П.Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных земель [Текст] / П.П. Айдаров, А.И. Голованов, Ю.Н. Никольский. - М, Агропромиздат, 1990. - 58 с.
4. Красногцеков, В.Н. Методология формирования и развития экономического механизма природопользования в сельском хозяйстве [Текст] / В.Н. Красногцеков, В. Кундиус, Д.М. Кириллов // Мелиорация и водное хозяйство. - 2010. -№ 5. - С. 49 -55.
5. Одум, Ю. Основы экологии [Текст] / Ю. Одум. - М. : Мир, 1975. - 740 с.
E-mail: [email protected]
