CC BY
66
УДК 502.171; 502:330.15; 574
МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ ПРИРОДНО-РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА МУНИЦИПАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
© 2010 г. А.Л. Сальников, Е.Ю. Пищухина, Д.И. Шабанов, Н.А. Сальникова
Астраханский государственный университет, Astrakhan State University,
пл. Шаумяна, 1, г. Астрахань, 414000, Shaumyn Sq., 1, Astrakhan, 414000,
aspu@aspu.ru aspu@aspu.ru
Рассматриваются методологические подходы к оценке природно-ресурсного потенциала территорий на основе компьютерного моделирования ландшафтов и оценки потенциала земель. Приводится модель протекания кризисных процессов в дельте Волги для разработки концепции эколого-экономической сбалансированности территорий. Разработана методология оценки природно-ресурсного потенциала муниципальных территорий.
Ключевые слова: рациональное природопользование, оценка, ГИС, моделирование, кризисы.
Methodological approaches to an estimation of resource potential of territories on the basis of computer modelling of landscapes and an estimation ofpotential of the earths are considered in work. The model of course of crisis processes in delta of Volga for working out of the concept of eco-logo-economic equation of territories is resulted.
Keywords: conservation, estimation, GIS, modeling, crisis.
Устойчивое социально-экономическое развитие регионов базируется на их экологическом благополучии, в основе которого лежит сохранение (восстановление) стабильности природных систем. Однако в настоящее время практически не существует единой нормативно-методической базы, обеспечивающей комплексную оценку различных территорий [1]. Отсутствие методик комплексной оценки экологической деградации резко ограничило применение традиционных наземных методов полевых изысканий [2, 3]. В
ВНИАЛМИ успешно применяют картографо-аэро-космический мониторинг агроландшафтов. Мониторинг на основе дистанционных индикаторов и биологических критериев деградации земель, математико-картографическое моделирование деградационных процессов и ландшафтное планирование противоде-градационных фито- и лесо-мелиоративных мероприятий составляют теоретико-методологическую основу агролесомелиорации деградированных агро-ландшафтов [2, 3].
Возрастающие объемы использования природных ресурсов и антропогенного изменения окружающей среды привели к необходимости прогнозировать динамику агроландшафтов и экологических систем различного уровня. Без этого невозможно решение вопросов планирования и оптимизации агропроизводства и природопользования, определения критических нагрузок на ландшафты, оценки последствий глобального изменения природной среды и климата, предсказания различных агроэкологических ситуаций [4].
Д.М. Хомяковым [5] разработана автоматизированная система регионального экологического прогноза (АСРЭП), предназначенная для оценки изменения состояния растительности (в том числе лесов и сельскохозяйственных культур), почв, запасов и качества грунтовых вод, гидросети, загрязненности природно-территориальных комплексов (ПТК) размером от 50 до 5000 км2. Рассматриваются воздействия различных поллютантов (промышленных, пестицидов, радионуклидов и др.), вырубки лесов, изменение земельного фонда, внесение удобрений, поливы, лесопосадки, выпас скота, водозаборы, дренаж, различные мелиорации, изменения характеристик гидросети в результате инженерной деятельности, межрегиональные влияния, тенденции смены климатических и погодных условий. Дается прогноз состояния возобновимых ресурсов сроком от 3 до 60 лет и оценивается ретроспектива развития ситуации; прослеживается динамика более 300 параметров, характеризующих природную среду.
С помощью АСРЭП можно осуществлять информационную поддержку управления продуктивностью сельского хозяйства и проводить оценку воздействия на окружающую среду. Система сертифицирована органами государственного управления, рекомендована к использованию и широко применяется для решения практических задач, в том числе при экологическом обосновании стратегии развития земледелия в Центральном Черноземье на региональном уровне (Россия), для комплексного прогноза последствий аварии на Чернобыльской АЭС для сельского, водного и лесного хозяйства в загрязненных регионах (Белоруссия), оценки воздействия на окружающую среду орошаемого земледелия в бассейне Арала (Туркмения) [5].
В АСРЭП решается задача информационного обеспечения моделей. Для описания состояний системы и последовательности их смены могут быть использованы неформализованные (словесные) описания, концепции предметных дисциплин, неполные ряды наблюдений. Это расширяет возможности моделей и область их применения по сравнению с традиционными методами [6].
С 1997 г. в Междисциплинарном научно-исследовательском центре Justus-Liebig-Universität (Германия) разрабатывается специальное научно-прикладное исследование SFB 299 «Региональная концепция землепользования». Основная идея проекта - развитие и приложение интегрированной методики к выработке и оценке эколого-экономических и природно-прост-ранственных дифференцированных решений регионального землепользования. С этой целью создана модельная сеть ITE2M (Integrated Tools for Ecological and Economic Modelling), состоящая из взаимосвязанных
экономических, гидрологических и экологических моделей для анализа и оценки изменений землепользования и функций ландшафта. С модельной сетью ITE2M возможно отображать состояние и протекающие процессы в экологических, социальных и экономических системах, экстраполировать функциональные отношения во времени и пространстве, прогнозировать системные реакции при изменении пограничных условий. Модельная сеть состоит из автономных моделей: сельскохозяйственное и лесохозяйственное землепользование - ProLand [7], биоразнообразие - ANIMO [8], гидрология - WAT-G [9], ATOMIS - тяжелые металлы в почвах [10], ProF - флористическая модель [11] и GEPARD - фаунистическая модель [12], монетарно-оценочная модель - CHOICE [13].
В.Г. Заикановым и Т.Б. Минаковой [1] разработана комплексная геоэкологическая оценка территорий. Алгоритм ее проведения предполагает изучение исходных материалов (картографических, статистических, нормативно-методических), необходимых для оценки при-родно-ресурсного потенциала; выбор ранга геосистемы (ландшафт, физико-географический район, провинция); проведение физико-географического районирования территории; определение доминантных геосистем; проведение натурных исследований на ключевых участках; расчет величины природно-ресурсного потенциала геосистем; оценку последствий проявления экзогенных геологических и других природных процессов в геосистемах; выявление источников, видов и параметров техногенных нагрузок в геосистемах; оценку последствий техногенных нагрузок по геосистемам и геоэкологической стабильности геосистем анализ причин территориальной дифференциации уровней стабильности геосистем; разработку рекомендаций по сохранению (восстановлению) геоэкологической стабильности геосистем.
В работе [1] отсутствуют ГИС и ДЗ и методология полевых исследований. Сначала оцениваются последствия экзогенных процессов, а затем и техногенеза. Но критериев разграничения природного воздействия от техногенного на ландшафты не предусмотрено. Величина потенциала приравнивается к стоимости отдельных ресурсов, но в зависимости от характера использования территории, т.е. будущего целевого назначения территории, стоимость будет сильно различаться. Рекреационные нагрузки определяются количеством рекре-антов на единицу площади. Мы предлагаем проводить оценку состояния и деградации при помощи моделирования кризисных процессов, что предполагает в целом системный подход, в частности оценку состояния, источники воздействия и прогноз. Современное природопользование и запросы хозсубъектов предполагают экологическое моделирование оптимального размещения отраслей экономики, а не просто рекомендации по сохранению геоэкологической стабильности.
Стратегической целью эколого-экономической политики любого региона является оптимизация использования природных богатств для сохранения природных ландшафтов при планируемом развитии хозяйственной деятельности, обеспечение экологической безопасности. Для достижения стратегической цели необходимо в первую очередь оценить природ-но-ресурсный потенциал территории и разработать
для каждого муниципального образования (МО) геоинформационную модель территории на основе ГИС и баз данных. Основной целью данной работы являлась разработка технологии оценки природно-ресурс-ного потенциала территории.
Исследования проводились на территории муниципального образования «Житное» Икрянинского района Астраханской области в рамках регионального проекта «Разработка планов социально-экономического развития муниципальных образований Астраханской области».
Оценка природно-ресурсного потенциала земель является насущной теоретической и практической проблемой. Она основывается:
- на информации о состоянии и свойствах компонентов агроландшафтов и нативных ландшаф-тов: почвах, растительности, рельефе, почвообразующих и подстилающих породах, природных водах;
- учете экологических особенностей возделываемых сельскохозяйственных культур, адаптированных к реальным географическим условиям местности [14, 15].
Такой подход весьма актуален при оценке природных ресурсов, проведении землеустройства и уточне-
нии специализации отраслей сельского хозяйства в регионах на ландшафтно-экологической основе. Однако его реализация требует качественно новой картографической основы, развития методов компьютерного моделирования и внедрения геоинформационных систем (ГИС), разработки методов почвенно-агроэкологи-ческого картирования, освоения компьютерных программ и моделей экологических рисков возделывания сельскохозяйственных культур, внедрения гибких проектных решений и технологий с учетом разнообразия социально-экономических условий и рыночной конъюнктуры [16].
Теоретической основой для разработки технологии оценки природно-ресурсного потенциала территорий может быть агроэкологическая оценка земель. Практическое применение методов такой оценки использовалось в работах по изучению земель южного Дагестана.
Методология оценки природно-ресурсного потенциала на основе компьютерного моделирования ландшафтов и оценки потенциала земель состоит из двух основных блоков (рис. 1).
Геоинформационно-картографичекий блок
Изучение архивного картографического материала (землепользование, почвы, геоботаника и т.д.)
Корректировка картографических материалов по данным натурных исследований и дешифрирования космоснимков
Планирование и проведение натурных исследований с применением технологии спутникового позиционирования (СРЗ.'Глонасс)
Сканирование, привязка растровых оригиналов; перевод карт в векторный формат
Схема предварительного дешифрирования
База данных натурных наблюдений
Дешифрирование космоснимков, корректировка векторных слоёв по данным дешифрирования и натурных наблюдений
Блок Моделирования
Моделирование и оценка биоресурсов
Компьютерное моделирование экологических рисков
Изучение эколого-хозяйственного баланса территории
Моделирование и оценка кризисных процессов
Экологическое моделирование оптимального размещения отраслей экономики
- Оценка природно-рвсдомых иредпсюыпсис {рельеф, климат, внутренние воды, почвы, растительность, животный мир-)
- Оцвнкв егроэкологического потенциала
FAÛ
- Показатели деградации
- Оценка екорисков ni {экспертные оценим. ALES -автоматизированная СИСГАМ ОЦЙН»>1
- анализ видов использования ави&пь, плотности населен ия
- составление карт экологически* факторов {позитивных, негативных)
- составление карт экопроблем
- составление карт экоситуаиий
- Разработка системной модели протекания кризисных процессов
- Биоиндикаторы кризиса
- оценка земельных, водных и биоресурсов по методике Хейнца
- оптимальная модель
- модель «Наилучший тип использования земли»
- модель «Экобезопясность»
- модель «Продуктивность»
С
Геоинформационная модель муниципальной территории (ГММТ)
на основе ГИС и Баз данных
J
Прогнозирование и моделирование рационального размещения хозяйства в зависимости от изменения экологической и со циально-эко номи ческо й обстановки
Принятие административных решений об изменении системы землепользования и развитии отраслей хозяйства (экономики)
Рис. 1. Блок-схема технологии оценки природно-ресурсного потенциала муниципального образования
Геоинформационно-картографический блок является базовой основой осуществления всего комплекса работ. Его целью является формирование геоинформационной модели территории на основе комплекса карт и данных натурных наблюдений.
Содержательное наполнение модели предопределяется, с одной стороны, задачами работы, а с другой -спецификой социально-экономических, экологических и прочих условий конкретной территории.
Картографическая часть включает в себя ряд базовых векторных слоев, данные о ресурсном потенциале, а также карты, полученные в ГИС путем анализа информации основных слоев (тематические выборки, оверлей, построение буферных зон и т.д.). Слои содержат также атрибутивную информацию.
Базовыми слоями являются топографическая основа, а также комплекс тематических карт различного характера: карты землепользования, современных
ландшафтов, почвенная, геоботаническая, геоморфологическая. Желательно включение цифровой модели рельефа (ЦМР) достаточной подробности и использование актуальных и архивных данных дистанционного зондирования.
Основным является подблок моделирование и оценка кризисных процессов.
Для разработки модели протекания кризисных процессов в дельте Волги (рис. 2) была использована методологическая основа теории экотонов и дестабилизированной природной среды В.С. Залетаева [17, 18], системной модели протекания кризисных процессов Д.А. Славинского [19], эколого-хозяйственного баланса территории Б.И. Кочурова [20].
Рис. 2. Моделирование протекания кризисных процессов [14]
Отсутствие естественного обводнения гидроморф-ных экосистем (локальная обваловка территории), системы сенокосо-пастбищеоборотов и разрушение ландшафтных структур (ядер) являются факторами риска для экосистемы, особенно в периоды пониженной ее устойчивости. Именно эти факторы могут послужить «спусковым крючком», запустившим масштабный кризис экосистемы дельты Волги.
Оптимальное решение по рациональному использованию природных ресурсов, а также по управлению обводнением дельт для решения этих вопросов и вопросов сохранения видового разнообразия возможно на фоне совместного рассмотрения и выявления закономерностей протекания процессов в экотонных ландшафтах [18]. Необходимы также системные мониторинговые исследования и подбор универсальных показателей (индикаторов) протекания кризисных процессов для определения этапа кризиса, специфики его протекания и возможности прогнозирования состояния экосистемы.
Полевые исследования позволили выделить около 6 типов деградации почв и растительности: водная эрозия; дефляция; вторичное засоление почв; заболачивание (избыточное переувлажнение); переуплотнение, включая обесструктуривание - распыление гори-
зонта Апах при дегумификации; нарушение поверхностных горизонтов почв в результате вырубки леса и органогенных горизонтов почв в результате луговых пожаров (палов).
Типы деградации почв и растительности, которые могут встречаться в конкретном районе, определяются спецификой использования земель и природными условиями.
Показатели опустынивания (деградации) территории:
I. Природные процессы: уменьшение общего количества осадков; возрастание количества пыльных бурь; возникновение пожаров.
II. Антропогенные процессы: промышленное и дорожное строительство, нефтедобыча; вырубка дре-весно-кустарниковой растительности, особенно ленточных лесов; деградация почв и растительного покрова вокруг нерационально размещенных объектов; отсутствие системы пастбищеоборота и взаимосвязи земледелия с животноводством; чрезмерная пастбищная нагрузка на экосистемы.
III. Экологические процессы: трансформация видового состава растительных сообществ и снижение их продуктивности; расширение площадей, занятых плакорными почвами и непочвенными образованиями
(песками); рост системы сухих русел (за счет обва-ловки); проведение луговых и лесных палов; понижение уровня залегания грунтовых вод; несоответствие современных растительных сообществ и почв; изменение (снижение) продуктивности в старших возрастных группах в фитоценозах. Биомасса фитоценозов и отдельных популяций имеет циклический характер и подчиняется внутривидовой динамической структуре. Период колебаний биомассы строго специфичен, поэтому при оптимальных экологических условиях биомасса видов может быть на низком уровне. В луговых фитоценозах отмечается механизм замещения одного эдификатора другим [15].
IV. Почвенные процессы: динамичное варьирование мощности профилей почв; опесчанивание и кар-бонатизация почв; внутрипочвенное соленакопление; осолонцовывание почв; снижение роли биологического фактора в почвообразовании, дегумификации почв; активизация абиогенных (физических) процессов выветривания; несоответствие почв (их морфологии, состава, ряда свойств) современным почвообразовательным процессам.
Анализ экологических и биогеохимических особенностей опустынивания в дельте позволяет сделать следующие выводы:
1. Оценка опустынивания аридных территорий должна проводиться с учетом результатов комплексного анализа природных, антропогенных, экологических и почвенных процессов, что позволит наиболее полно раскрыть природу этого явления и найти эффективные меры борьбы с ним.
2. В современный период аридные ландшафты активно опустыниваются при неблагоприятном проявлении природных и антропогенных процессов, приводящих к пятнисто-очаговой деградации почв, растительности, природных вод и других ресурсов.
3. Экологические процессы опустынивания характеризуются изменением видового состава растительных сообществ и заметным уменьшением их продуктивности, расширением площадей, занятых непочвенными образованиями, увеличением площади сухих русел проток и ериков, понижением уровня грунтовых вод и повышением их минерализации, несоответствием современных фитоценозов, экосистем и развивающихся почв, загрязнением природных вод нефтепродуктами и экотоксикантами.
В почвенном покрове наблюдаются динамичное варьирование мощности профилей почв, опесчанива-ние и карбонатизация, внутрипочвенное соленакопле-ние, осолонцовывание зональных почв, современное корообразование, снижение роли биологического фактора в почвенных процессах, все большее доминирование физических процессов выветривания, эволюция почвенного покрова в сторону преобладания среди компонентов структурной организации почв непочвенных образований и солончаков.
Опустынивание способствует «миграции» почвен-но-растительных поясов, их активному обновлению более аридными почвами и экосистемами и неблагоприятно сказывается и на социально-экономическом развитии МО и приводит к необратимой деградации компонентов экосистем.
Геоинформационно-картографический блок и блок моделирования предопределяют создание геоинформационной модели муниципальной территории (ГММТ) - банк специальных электронных карт и баз данных муниципалитетов (рис. 1).
Разработанная геоинформационная модель территории является основой:
- применения экологически ориентированных систем управления Европейских стандартов серии ISO 14000;
- схем экологического менеджмента и аудита (EMAS, SMAS), экологической сертификации продукции и этикетирования, ОВОС;
- создания модельной системы экологического мониторинга Астраханской области, где реализована первая очередь проекта - создан Центр территориально-производственной системы экологического мониторинга;
- разработки предельно допустимых нагрузок и ведения всех видов кадастра (водного, земельного, ООПТ и т.д.);
- разработки региональных социально-экономических индикаторов устойчивого развития;
- оценки работы глав муниципалитетов и повышения эффективности работы хозяйствующих субъектов;
- оперативного управления и создания предпосылок для опережающего управления;
- эффективного контроля администрацией Астраханской области муниципальных образований и принятие административных решений при изменении эколого-экономической ситуации;
- эколого-экономической сбалансированности территории и создания устойчивой эколого-экономической модели функционирования муниципального образования, основанной на современных принципах взаимодействия общества и природы (концепции устойчивого развития, эколого-хозяйственного баланса и т.д.).
Методология оценки позволяет учесть природно-ресурсный потенциал, экономическую целесообразность и эффективность управления на муниципальном и региональном уровнях. ГММТ универсальна, применима для разных уровней государственного управления и обусловливает взаимодействие всех уровней власти, пластична, дает возможность включения новых элементов без изменения структурно-функциональной основы. Разработанная методология оценки - это реальное взаимодействие науки и практики, ученых и управленцев.
Литература
1. Заиканов В.Г., Минакова Т.Б. Методические основы
комплексной геоэкологической оценки территорий. М., 2008. 81 с.
2. Методические указания по ландшафтно-экологическому
профилированию при агролесомелиоративном картографировании. М., 2007. 41 с.
3. Методическое пособие по применению информацион-
ных технологий в агролесомелиоративном картографировании. М., 2003. 45 с.
4. Хомяков Д.М., Искандарян Р.А. Экологическое прогно-
зирование и совершенствование агротехнологий URL: http://www.library.biophys.msu.ru/mce (дата обращения: 16.11.2009).
5. Хомяков Д.М. Имитационное моделирование влияния
абиотических факторов на гео- и агроэкосистемы для экологической экспертизы и управления продуктивностью земледелия: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М., 1995. 42 с.
6. Хомяков Д.М., Искандарян Р.А. Информационные тех-
нологии и математическое моделирование в задачах природопользования. URL: http://www.library.biophys. msu.ru/ mce.htm (дата обращения: 20.12.2009).
7. Weinmann B. Mathematische Konzeption und Implementierung eines Modells zur Simulation regionaler Landnutzungsprogramme // Agrarwirtschaft Sonderheft. Giessen, 2002. Р. 174.
8. Steiner N., Köhler W. Effects of landscape patterns on spe-
cies richness - a modelling approach // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2003. № 98. Р. 353-361.
9. SWAT-G, a version of SWAT 99.2 modified for application
to low mountain range catchments / K. Eckhardt [et al.] // Physics and Chemistry of the Earth. 2002. № 27. P. 641-644.
10. Reiher W., Düring R.-A., Gäth S. Development of Heavy
Metal Contents in Soils According to Land Use and Management Systems - A Heavy Metal Balance Approach // Proceedings of the EUROSOIL. Freiburg, 2004. P. 234.
11. Waldhardt R., Reger B., Otte A. Potential impacts of agricultural policy decicions on plant species richness in a marginal landscape // Verh. Ges. Ökol. 2004. № 34. Р. 321.
12. Impact of agricultural subsidies on biodiversity at the land-
scape level / T.K. Gottschalk [et al.] // Landscape Ecology. 2004. № 15. Р. 591-601.
13. Interdisciplinary Modelling and Assessment of Multifunc-
tionality / R. Borresch [et al.]. Modelling Agricultural Policies: State of the Art and new Challenges: Proceedings of the 89th European Seminar of the EAAE. Parma, Italy, 2005. Р. 330-350.
14. Кирюшин В.И. Концепция адаптивно-ландшафтного
земледелия. Пущино, 1993. 92 с.
15. Сальников А.Л. Концептуальные подходы к оценке про-
дуктивности растительных сообществ дельты Волги // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2006. № 1. С. 81-88.
16. Сальников А.Л. «Деградация» и кризисные процессы
ландшафтов дельты Волги // Вестн. ОГУ. 2008. № 7. С. 55.
17. Залетаев B.C. Концепция экологически дестабилизиро-
ванной окружающей среды как основа изучения современного динамизма экосферы аридных зон. Экологические проблемы освоения пустынь и охрана природы. Ашхабад, 1986. С. 19-21.
18. Залетаев B.C. Экологически дестабилизированная среда
(экосистемы аридных зон в изменяющемся гидрологическом режиме). М., 1989. 150 с.
19. Славинский Д.А. Закономерности кризисных этапов раз-
вития экосистем на примере динамики структурно-функциональных изменений: дж. ... канд. биол. наук. М., 2006. 243 с.
20. Когуров Б.И. География экологических ситуаций (эко-
диагностика территорий). М., 1997. 131 с.
Поступила в редакцию_4 марта 2010 г.
