CC BY
71
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012
УДК 63:330.342.1
Л. В. БЕРЕЗИН М. Р. ШАЯХМЕТОВ
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДНО-РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА РЕГИОНА____________________________________
На основании использования категориально-системных подходов методологического анализа обширного экспериментального материала региональных научных коллективов установлены закономерности взаимодействия маятникового типа между положительными и негативными результатами, как применения мелиоративных приемов, так и теоретического анализа космической информации в целях ее использования при составлении прогноза эффективности комплексной мелиорации земель Сибирского региона.
Ключевые слова: методология науки, категориально-системный анализ тенденций, почвенный покров, дистанционное зондирование Земли.
Одним из коренных условий, обеспечивающих ускорение прогресса научных исследований, в современных условиях выступает разработка теории и средств методологии. Они порождаются, прежде всего, усложнением научного знания, ускорением процесса его дифференциации и интеграции знаний, которые требуют учета специфических региональных особенностей процессов и характера изучаемого объекта. В отличие от эпох развития методологии научного поиска Аристотеля и Гегеля, в современных условиях роль системных подходов развития научного знания и общественной практики неизмеримо возросла и является условием инновационных результатов.
Вместе с прогрессом общественных отношений и выдвижением технологической сферы на передний план в методологии науки приобретают большое значение принципы разработки новых технологий. Но при этом выдвижение сугубо умозрительных конструкций стало признаваться равноправным участником научного исследования. В ходе мысленного эксперимента теоретик как бы проигрывает возможные варианты поведения разработанных им идеализированных объектов при изменении окружающих условий после реализации прогнозной модели. Наряду с наблюдением и экспериментом, теоретический прогноз оказывается зачастую даже более предпочтительным, поскольку позволяет сокращать время между выдвижением теории, ее разработкой и внедрением в практику. Это привело к превращению ее из сугубо познавательного интереса объективности истины в сферу профессиональных отношений, стимулирующих превращение инновационности научных исследований как методов познания в инновационные технологии, среди которых особое место занимают проблемы повышения природно-ресурсного потенциала регионов.
В последние годы широкое применение в практике любых научных исследований системного подхода потребовало и расширения спектра философского осмысления методологии научного познания. Применительно к современным проблемам аграрной сферы в целом и, в частности, рационального использования почвенного покрова, а также взаимоотно-
шения экономических и социальных партнеров производства и потребления природно-ресурсного потенциала регионов должны строиться по определенным методологическим принципам [1]. Они, в свою очередь, зависят от природно-сельскохозяйственных условий регионов и интеграционных связей землепользователей и всего агропромышленного комплекса, включая аграрную науку:
— принцип альтернативности и гибкости, который требует проведения многовариантных прогнозных разработок (альтернатив). Применительно к оценке природно-ресурсного потенциала регионов использование данного принципа должно показать землепользователям, даже работающим в пределах одной климатической зоны, необходимость строгой дифференциации агротехнологии, исходя их особенностей почвенного покрова;
— принцип системности, позволяющий расчленить любую систему на множество иерархически связанных подсистем как почвенно-агротехнических, так и социально-экономических;
— принцип целенаправленности и приоритетности, требующий, чтобы каждый проект и прогноз был направлен на достижение определенных целей, а в качестве приоритетов выделялись не только отраслевые, но и социально-экономические проблемы, от развития и решения которых зависит развитие экономики региона как модели общества в целом;
— принцип сбалансированности и пропорционального развития экономики отрасли и региона, учитывающий балансовую увязку показателей общеэкономических, меж- и внутриотраслевых, территориальных пропорций и особенно их соблюдения.
С этими принципами тесно связаны принципы сочетания отраслевых и региональных аспектов планирования; научной обоснованности, с учетом экономических законов и закономерностей развития производства и др.
Проблемы, возникшие в современной сфере производства продукции сельского хозяйства на фоне неуклонного роста населения планеты, с одной стороны, и сокращения не только общей площади пахотнопригодных земель, но и эффективного
природно-
антропогенное
влияние
неблагоприятный состав поглощенных катионов, высокая плотность, засоление нижележащих горизонтов
повышенные гумусированность и валовые запасы элементов минерального питания растений
Рис. 1. Категориальный ряд неопределенности «Существование и мелиорация солонцов»
использования сохранившихся пахотных земель в большинстве развитых государств, вызвали необходимость дополнения действующих принципов новыми. Среди них на первый план выходит принцип рационального использования всех материальнотехнических ресурсов, и в том числе постоянно сокращающейся площади пахотных земель планеты. Только за последние 20 лет посевная площадь в России (как в Японии, США, Германии и др.) сократилась со 120 до 80 млн га, что существенно больше площади освоения целинных и залежных земель Сибири и Зауралья, которое осуществлялось в 1936—1939 ив 1954—1960 гг. [2, 3]. В связи с этим стал актуальным принцип принятия кардинальных поправок в ранее принятые технологические решения на основе использования оперативной космической информации о состоянии объекта технологии. Создание системы ГЛОНАС, запуск с космодрома Байконур германской системы RapidEye из пяти спутников, которые производят мультиспектральную съемку планеты с ежесуточной периодичностью и предполагаемый запуск в ближайшее время аналогичного по функциональности российского спутника «КосмосСХ», позволяют достичь инновационного прорыва во многих отраслях народного хозяйства и, не в последнюю очередь, — перехода от зональных агротехнологий к оперативному учету ландшафтно-экологического состояния плодородия земель.
Теоретической базой реализации указанных принципов в современных условиях являются новые подходы к философскому осмыслению современных процессов природопользования. Мы имеем в виду как минимум прогресс в плане практического использования в народном хозяйстве космической ин-
формации и экологических приоритетов в мелиорации земель, а в плане гносеологического осмысления современных процессов — использование категориально-системных подходов методологического анализа обширного экспериментального материала региональных научных коллективов [4].
В области достижений последних лет сибирской почвенной науки, созданной трудами выдающихся почвоведов XX века С. С. Неуструева, К. П. Горшенина, Н. Д. Градобоева и Н. В. Орловского, можно отметить вклад ряда молодых исследователей Омского аграрного университета О. С. Сергеевой, А. М. Гиндемит и др. В частности, с применением метода «категориальных рядов», который позволяет сочетать как анализ тенденций изменений объекта, так и динамику движения проблемного поля [5], был раскрыт маятниковый тип механизма взаимосвязанных мелиоративных изменений распространенных в пашне Ишим-Иртышского междуречья солонцовых почв низкого плодородия, занимающих каждый четвертый гектар Омской пашни, и, казалось бы, негативных процессов реставрации солонцовых свойств почв, показанных на рис. 1.
На данной схеме можно видеть, что точкой устойчивого равновесия, или центральным звеном мелиорации, являются пятна солонца, расположенные среди плодородных почв, а точкой неустойчивого равновесия — ликвидация солонцовой пятнистости. Составляющими элементами являются положительные и отрицательные свойства солонца от точки А к точке Б, раскрывающие путь изменения продуктивности данных земель. Основным тенденциями изучаемого ряда стали силы, обеспечивающие перемещение маятника в противоположные стороны: мелиоративный процесс и реставрация солонцева-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012
тости. В роли неопределенности выступает природноантропогенное влияние, т.е. разрабатываемая автором агротехнология. Реализацией теоретического исследования явились патенты, полученные ее автором в 2011 г. на способ мелиоративной обработки почв низкого плодородия, и рабочую модель для его реализации, включенные в диссертационную работу 2012 г.
Столь же продуктивным оказался теоретический анализ материалов дистанционного зондирования Земли, позволивший сочетанием теоретического когнитивного инструментария с дендрографическим вариантом кластерного анализа выявить наиболее информативные подходы к почвенному дешифрированию космических снимков [6, 7]. Столь новый оригинальный подход к решению проблемы вызвал весьма негативные отзывы ведущих почвоведов Москвы и Новосибирска. Но, подкрепленная патентом и достаточно острой научной дискуссией, диссертационная работа О. С. Сергеевой была в декабре истекшего года защищена единогласно.
В плане решения предложенной Минсельхозом России задачи о разработке методологии и методики обоснования эффективности комплексных мелиораций сельскохозяйственных земель наиболее сложным оказался вопрос достоверной оценки состояния земель по регионам страны. В современных условиях нельзя базироваться при решении подобных задач на имеющихся статистических материалах, так как они основаны на результатах почвенного обследования земель, проведенного до 1990 года при нормативном сроке их достоверности не более 15 лет. Методологические принципы альтернативности, системности, целенаправленности и приоритетности диктуют необходимость в целях базовой объективной оценки природно-ресурсного потенциала земельных фондов в первоочередном порядке использовать мультиспектральные космические снимки среднего и высокого разрешения, получаемые при дистанционном зондировании Земли.
На основе категориально-системного методологического подхода была разработана гомеостатическая схема методики дешифрирования космической информации (рис. 2).
Представленный алгоритм можно рассматривать как процесс сбора творческих ассоциаций по поводу планируемого исследования.
На входе в систему планируется разработка принципов обоснования региональной подсистемы адаптивно-ландшафтного земледелия (РАЛЗ); на выходе — внедрение разработанной агротехнологии. В роли высшего органа управления ставятся цели и задачи (ЦиЗ), из которых вытекает сам процесс построения алгоритма работы. Блок дополнительной активации и адаптации представлен сельскохозяйственными орудиями, лабораторным оборудованием и подсистемой компьютерного анализа, которые используются в работе (программные комплексы ENVI, MapInvo, Table Curve 3d, Adobe Photoshop).
Местным регулятором выступает мультиспект-ральный снимок, на котором выделяются агроценозы, расположенные на массивах со сложным почвенным покровом (ПП). Объектами наблюдения, являются спектральные характеристики полей (СХП). Первым регулятором-исполнителем (4) берутся данные о почвенном покрове, куда входят: история полей, структура почвенного покрова, химический состав почв. Вторым регулятором-исполнителем (5) становится коэффициент спектральной яркости агроценозов (КСЯ %). Он включает в себя анализ и
Рис. 2. Гомеостатическая схема методики дешифрирования мультиспектральных космических снимков:
1 — высший орган управления;
2 — блок дополнительной активации и адаптации; 3 — местный руководитель;
4, 5 — регулятор-исполнитель 1 и 2;
6 — объект наблюдения
синтез данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).
В системе выделяются прямые и обратные связи. К прямым относятся связи от местного руководителя к регуляторам-исполнителям и связи от регуляторов-исполнителей к объекту.
При разработке подсистемы агропочвенного дешифрирования мультиспектральных снимков необходимо учитывать, что они характеризуют отражательную способность агроценозов в целом, в единстве почва — растения. Поглощение условно стабильной солнечной радиации данной системой, проявляющееся в характере всегда динамичной отражательной способности агроценоза изменяется как во времени, так и в пространстве. Основными факторами этой динамичности поглощения солнечной радиации являются сезонная периодичность почвенных процессов, динамика прохождения фаз развития растений, влияние системы севооборота от состояния парового поля без растительности, богатого влагой и элементами питания, до последнего поля севооборота, крайне бедного элементами питания, запасами влаги, при высокой засоренности. Все это закономерно изменяет величину коэффициента спектральной яркости светоотражения растений на одном и том же земельном участке при, казалось бы, неизменном ПП.
При комплексном изучении структуры ПП для определения закономерностей изменения коэффициентов спектральной яркости почв и преобладающих в регионе с.-х. культур, ожидается обоснование эталонного спектра светоотражения агроценозов и закономерностей в отклонении величины и качества КСЯ, обусловленных объективными условиями, несмотря на неизбежность естественного «случайного» непредсказуемого варьирования как поглощения, так и отражения показателей солнечной радиации.
На основании одновременного анализа и синтеза, оперативно поступающих в результате ДЗЗ данных светоотражения агроценозов, ожидается определение объективной региональной спектральной характеристики почв для оперативного внесения поправок в действующую агротехнологию любого землепользования, вплоть до небольших крестьянско-фермерских хозяйств.
Обратные связи:
— генеральная обратная связь. При ослаблении или искажении генеральной связи может быть преувеличена или уменьшена эффективность использования космоснимков для оценки состояния ПП. Впервые разрабатываемая генеральная обратная связь на экспериментальном массиве внедрения результатов позволит проверить полученные рекомендации на другой территории с аналогичными природными и социальными условиями для выявления ошибок прогноза и его дальнейшей корректировки;
— обратная связь местного уровня, которая аналогична генеральной обратной связи;
— перекрестные обратные связи несут информацию для регуляторов-исполнителей о результатах деятельности друг друга.
В рассмотренной схеме между регуляторами-исполнителями существуют отношения партнерства, союза.
При применении данного алгоритма расшифровывания материалов ДЗЗ существенно повышается наукоёмкость полученных данных, уменьшается количество погрешностей при дешифрировании космических снимков. В итоге получаемые рекомендации могут использоваться не только для совершенствования методики почвенного обследования территорий и внедрения современных принципов земледелия, но и решения многих подобных задач управления народным хозяйством на основе оперативного анализа регулярно передаваемых заказчику космических снимков. Появляется реальная возможность регулярно обновлять информацию о состоянии не только сельскохозяйственного, но и лесного хозяйства, а также социально-экологического состояния любого населенного пункта от села до мегаполиса с учетом региональных особенностей, которые невозможно учесть при едином государственном подходе к решению глобальных проблем современности.
Таким образом, альянс инновационных технологий познания природы и разработки современных агротехнологий, легко изменяемых, на основании оперативной космической информации о состоянии системы почва — растения с теоретическим анализом поступающей информации на основе методологии системного анализа и когнитивного инструментария, позволяет выявлять региональные особенности и непредсказуемые отклонения при реализации планов и прогнозов с целью обеспечения максимальной производительности производства с учетом интере-
сов данной территории и рационального использования местных ресурсов.
Библиографический список
1. Измайлова, С. Методологические принципы формирования сферы переработки и производства молока / С. Измайлова // Международный сельскохозяйственный журнал. — 2011. — № 3. - С. 40-41.
2. Березин, Л. В. Этапы освоения целинных земель Сибири / Л. В. Березин // Полвека целине : сб. науч. тр., посвящ. 50-летию освоения целинных и залежных земель / РАСХН, Сиб. отд-ние. СибНИИСХ. - Омск, 2004. - С. 35-43.
3. Закономерности вывода из оборота сельскохозяйствен -ных земель в России и мире и процессы постагрогенного развития залежей / Д. Ю. Люри [и др.] // Агроэкологическое состояние и перспективы использования земель России, выбывших из активного сельскохозяйственного оборота : материалы Всерос. науч. конф. - М. : Почв. ин-т им. В. В. Докучаева, 2008. - С. 45-71.
4. Разумов, В. И. Категориально-системная методология в подготовке ученых : учеб. пособие / В. И. Разумов. - Омск : Омск. гос. ун-т, 2004. - 227 с.
5. Семененко (Гиндемит), А. М. Категориально-системный подход к познанию процесса мелиорации солонцов / А. М. Се-мененко (Гиндемит) // Проблемы истории, методологии и философии почвоведения : тр. II Нац. конф. с междунар. участием (5-9 ноября 2007 г.). В 2 т. Т. 2. - Пущино, 2007. -С. 332-335.
6. Сергеева, О. С. Методологические аспекты спектральной отражательной способности агрофитоценозов / О. С. Сергеева // Проблемы истории, методологии и философии почвоведения : тр. II Нац. конф. с междунар. участием (5-9 ноября 2007 г.). В 2 т. Т. 2. - Пущино, 2007. - С. 377-380.
7. Сергеева, О. С. Мониторинг почвенного покрова Западной Сибири по данным дистанционного зондирования / О. С. Сергеева, В. М. Красницкий, Л. В. Березин // Плодородие. - 2010. - № 1 (52). - С. 7-9.
БЕРЕЗИН Леонид Владимирович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (Россия), профессор кафедры почвоведения, академик Международной академии экологии (МАНЭБ).
ШАЯХМЕТОВ Марат Рахимбердыевич, аспирант кафедры почвоведения.
Адрес для переписки: 644008, г. Омск, Институтская пл., 2.
Статья поступила в редакцию 15.02.2012 г.
© Л. В. Березин, М. Р. Шаяхметов
Книжная полка
Кабашникова, Л.Ф. Фотосинтетический аппарат и потенциал продуктивности хлебных злаков : моногр. / Л. Ф. Кабашникова. - Минск : Белорусская наука, 2011. - 327 с. - ISBN 978-985-081345-9.
В монографии изложены современные научные представления о взаимодействии процессов фотосинтеза и роста как основных элементов продуктивности злаковых растений. Особое внимание уделено генетической, фитогормональной и фоторецепторной системам регуляции процессов роста и формирования аппарата фотосинтеза в модельных системах (колеоптили, каллусы), а также на разных стадиях онтогенеза растений. Научно обоснованы основные направления использования фотосинтетических показателей в селекции и при разработке адаптивных технологий возделывания хлебных злаков. Адресуется широкому кругу специалистов биологического профиля — биофизикам, биохимикам, генетикам, селекционерам, агрономам, а также преподавателям высших учебных заведений и аспирантам.
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
