CC BY
20
м \ ш 1 28/2001 j[ Вестник Ставропольского государственного университета
Ион ш ш, технологии У РЕЗУЛЬТАТУ шчш исслшшш
ОЦЕНКА ПРИРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ (на примере лесостепных ландшафтов ставропольской возвышенности)
П.А. Диденко
NATURAL POTENTIAL ESTIMATION FOR AGRICULTURAL LAND TENURE (in forest-steppe landscapes of Stavropol hills)
P.A. Didenko
Taking forest-steppe landscapes of Stavropol Hills as an example, the natural potential for agricultural land tenure is being estimated.
На примере лесостепных ландшафтов Ставропольской возвышенности дана оценка природного потенциала для сельскохозяйственного землепользования.
Для совершенствования оптимального аграрного природопользования становится актуальным обоснование и размещение сельскохозяйственных угодий с учетом природного потенциала ландшафтов.
Под природным ландшафтным потенциалом понимается характеристика меры возможного выполнения ландшафтом социально-экономических функций, отражающая степень возможного участия ландшафта в удовлетворении разнообразных потребностей общества. Потенциал ландшафта зависит от его природных свойств, направления и форм использования [6].
Анализ различных подходов к пониманию и оценке природного потенциала позволяет рассмотреть его с двух сторон. С одной стороны природный потенциал - совокупность природных ресурсов и условий, обеспечивающих возможности формирования различных видов хозяйственной деятельности, с другой - потенциальная продуктивность или способность к воспроизводству компонентов ландшафта.
Природный потенциал состоит из двух частей: компонентно-ресурсного и территориально-ресурсного (рис. 1). Его можно представить как интегральное единство частных компонентных (климатического, водного, почвенного, литолого-геоморфоло-гического, биотического) потенциалов ландшафта. Такое понимание природного потенциала предполагает расчет суммарного природного потенциала, включающего в
УДК 911.52
себя частные потенциалы отдельных ком- Оценка компонентно-ресурсного
понентов (рис. 2). Оценку частных потен-
ПРИРОДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ
Рис. 1. Структура природного потенциала
циалов предлагается проводить по 5-ти балльной системе. Оценка природного потенциала осуществляется с учетом специфики и потребностей природопользования на ландшафтной основе (компоненты ландшафта и территориальные структуры). Оценить природный комплекс можно через оценку его отдельных свойств, которые оцениваются по отдельным показателям. Оценка каждого показателя должна базироваться на выявлении зависимости между значениями этого показателя и соответствующим ему состоянием сельскохозяйственной системы [4]. При суммарной оценке природного потенциала вычисляется сумма баллов частных потенциалов.
потенциала
Оценка климатических компонентов. Для характеристики климатических компонентов рассматривались следующие показатели: продолжительность безморозного периода; продолжительность периода с вегетационно активной температурой (выше 10оС); сумма среднесуточных температур; количество осадков за год; количество осадков за период с температурой выше 10ОС; влажность за этот же период.
Оценка почвенных компонентов. Характеристика почвенных компонентов включает в себя выделение преобладающих типов почв, содержание гумуса, мощность гумусового горизонта, реакция рН водного раствора, механический состав, засоленность.
Рис. 2. Модель природного потенциала
как интегрального единства частных потенциалов. а, Ь, с, d - оценка отдельных свойств компонентов; А, В - оценка частных потенциалов отдельных компонентов; АВ - оценка суммарного природного потенциала ландшафта.
По мощности гумусового горизонта (А+В) были выделены сверхмощные (более 120 см) - 4 балла, мощные (120-80 см) - 3 балла, среднемощные (80-40 см) - 2 балла, маломощные (менее 40 см) - 1 балл.
По содержанию гумуса - тучные (более 9%) - 4 балла, среднегумусные (9-6%) -
3 балла, малогумусные (6-4%) - 2 балла и слабогумусированные, с содержанием гумуса менее 4% - 1 балл.
По содержанию сухого остатка или суммы солей почвы оценивались следующим образом: незасоленные (менее 0,3%) -
4 балла, слабозасоленные (0,3-0,6%) - 3 балла, среднезасоленные (0,6-1%) - 2 балла, сильнозасоленные (1-2%) - 1 балл и солончаки (более 2%) - 0 баллов.
Реакция рН почвы оказывает различное влияние на свойства почв и растений. Негативное влияние повышенной кислотности на растения проявляется через недостаток Са2+, повышенную концентрацию токсичных для растений ионов А13+, Мп2+, Н+, изменение доступности для растений элементов питания, ухудшение физических свойств почвы, снижение ее биологической активности.
В кислых почвах повышается растворимость соединений железа, алюминия, мар-
ганца, бора, меди, цинка. При избытке этих элементов продуктивность растений снижается. Усвояемость фосфора максимальна при рН 6,5. В более кислой, как и в щелочной среде она снижается.
Кислая среда угнетающе действует на процессы аммонификации, нитрификации, фиксации азота из воздуха, ухудшая азотный режим почвы [1]. Оптимальные условия для развития микрофлоры, определяющей эти процессы, лежат в пределах 6,5-8,0.
На щелочных почвах ухудшается фосфатный режим, возникает дефицит некоторых микроэлементов (1п, Бе, Мп, Си). При высокой щелочности ухудшаются физические свойства почвы. Сильнощелочная реакция неблагоприятна для большинства растений.
В соответствии с этой характеристикой кислотно-щелочной реакции почвам были присвоены следующие баллы: нейтральные почвы с реакцией 5,6-7,4 - 4 балла, слабокислые (5,1-5,5) и слабощелочные (7,58,5) - 3 балла, среднекислые (4,6-5) - 2 балла, сильнокислые (4,5 и менее) и сильнощелочные (более 8,5) - 1 балл.
В пределах лесостепных ландшафтов Ставропольской возвышенности встречаются почвы различного механического состава - песчаные, супесчаные, легко-, средне- и тяжелосуглинистые и глинистые. Согласно характеристики почв Ф.Я. Гаврилюка [2] была разработана система оценки почв по механическому составу. Максимальный балл (3) был присвоен средне- и легкосуглинистым почвам, так как они содержат сравнительно большое количество питательных веществ, легко обрабатываются и обладают хорошим водно-воздушным режимом, обеспечивающим химико-биологические процессы в почве. Низший бал (1) получили глинистые почвы, как обладающие плохими физическими свойствами и хуже поддающимися обработке, а также песчаные почвы, как бесструктурные и с незначительными запасами питательных веществ Промежуточный балл (2) получили супесчаные и тяжелосуглинистые почвы.
Оценка рельефа. Важнейшими характеристиками рельефа, от которых зависят
сток и эрозия почв, являются крутизна, длина и экспозиция склонов. Определяющую роль в формировании стока играет крутизна склона. Пороговая ее величина, при которой начинается эрозия, сильно различается в зависимости от литологии почвообразу-ющих пород и ряда других условий. Поэтому единой классификации склонов в данном отношении быть не может. Тем не менее сложились некоторые усредненные представления по этому поводу.
Интервал от 0 до 3° характеризует наиболее благоприятные условия дрениро-ванности, но если до 2° почвенный покров наиболее однороден, то после 2° обнаруживается проявление начальных форм линейной эрозии и требуется ограничение доли пропашных культур в севообороте. В интервале уклонов 3-5° наблюдается значительное развитие эрозионных процессов. Использование таких земель в пашне должно осуществляться в системе противоэрозион-ных мероприятий с исключением пропашных культур. При уклонах 5-8° практикуются почвозащитные севообороты. На склонах круче 8° преобладает сенокосно-пастбищное использование земель.
Оценка гидрологических компонентов. Оценка водных компонентов проводилась на основе величины годового стока поверхностных вод, наличия и качества подземных вод.
В качестве характеристик годового стока рассматривались: суммарный объем стока (м), модуль стока (объем стока в единицу времени с единицы площади водосбора, л/с с км2), коэффициент стока (отношение величины стока к количеству осадков).
Для характеристики подземных вод использовались данные о глубине их залегания (м) и уровне минерализации (г/л), что характеризует их как фактор, влияющий на развитие орошение или необходимость дренажа и отвода.
Для оценки минерализации вод использовалась следующая шкала: до 1 г/л; 13; 3-10; 10-20 и более 20г/л.
Оценка биогенных компонентов. Биогенный природный потенциал определяет способность ландшафта сберегать или
восстанавливать его генофонд, биологическое разнообразие и устойчивость геосистемы.
Оценка естественной растительности осуществлялась в зависимости от процентного соотношения ее площади к площади наиболее техногенно нарушенных территорий. Исходя из концепции поляризованного геопространства Б.Б. Родомана (1974), площадь с естественной растительностью должна соответствовать площади с интенсивной антропогенной нагрузкой. Таким образом, оценку в 4 балла можно присвоить территории с естественной растительностью, сохранившейся на площади в 50 и более процентов от общей. Территории с площадью от 50 до 30% присвоен 3-й балл, 3020-2 балла, 20-10% - 1 и менее 10% - 0 баллов.
Оценка
территориально-ресурсного потенциала
Оценка территориально-ресурсного потенциала представляет собой интегральную оценку компонентного потенциала по морфологическим единицам ландшафта и его внутриландшафтное разнообразие, обеспечивающее устойчивость ландшафта, а также степень их антропогенной измененно-сти.
Оценка агроклиматического потенциала. Перечисленные выше данные климатических компонентов легли в основу расчета гидротермического коэффициента (ГТК) за теплый период по методике Г.Т. Селянинова:
ГТК= 10 P/t, где Р - сумма осадков за период с температурами более 100С, мм; t - сумма температур за то же время, о*
Ландшафты оценивались в зависимости от термо- и влагообеспеченности по пятибалльной шкале. Наивысший балл (4) присвоен территории с ГТК 1,1-1,2, так как такое соотношение тепла и влаги является оптимальным для возделывания пшеницы как одной из основных сельскохозяйственных культур. Балл 3 присвоен территории с ГТК 0,9-1,1; 2 - с ГТК 0,7-0,9. 1 балл соответствует ГТК 0,7-0,5 и 0 - менее 0,5. Для
оценки пространственного распределения тепла и влаги по ландшафтам автором был введен индекс благоприятности, равный произведению балла ГТК (к) на долю (%) данной территории в общей площади ландшафта (8):
1бл = к 8
Суммарный индекс агроклиматической благоприятности представляет собой сумму отдельных индексов данного ландшафта (табл. 1).
I = Шбл
Наиболее благоприятен в климатическом отношении Верхнеегорлыкский ландшафт; на его территории ГТК составляет 1,1-1,3, а индекс благоприятности - 400. Это связано с его наибольшей приподнятостью и крайним юго-западным положением на Ставропольской возвышенности. Индекс благоприятности 294-297 присущ Прикала-усско-Саблинскому, Ташлянскому и Грачев-ско-Калаусскому ландшафтам, занимающим центральное положение на возвышенности. Наименьший индекс - 274, присвоен Прика-лаусско-Буйволинскому ландшафту, располагающемуся на северо-востоке лесостепной провинции и получающему меньшее по сравнению с другими ландшафтами количество осадков (табл. 1).
Таблица 1
Индекс агроклиматической благоприятности
Ландшафт 11,2 0,91,1 0,70,9 Суммарный индекс
Верхнеегорлыкский 400 - - 400
Ташлянский 12 270 14 296
Грачевско-
Калаусский 72 189 36 297
Прикалаусско-
Саблинский - 288 6 294
Прикалаусско-
Буйволинский - 228 49 274
Оценка расчлененности территории. Для характеристики вертикальной и горизонтальной расчлененности территории использовался показатель степени вертикальной расчлененности территории, который характеризуется глубиной расчленения рельефа, отражающей превышение водораз-
делов над базисами эрозии. Этот показатель определяется как разность наибольшей и наименьшей абсолютных высот. Для глубины расчленения рельефа принята шкала относительных высот со следующими баллами: более 500 м - 0 баллов; 300 - 500 м - 1; 200 - 300 м - 2; 100 - 200 м - 3 и 50 -100 м - 4 балла.
В соответствии с этой шкалой для лесостепных ландшафтов наиболее типичны баллы 1 и 0.
Горизонтальное расчленение рельефа характеризуется длиной гидрографической сети на 1 км2 площади, а также средним расстоянием между соседними тальвегами эрозионной сети [3].
Первый показатель, называемый коэффициентом расчлененности территории, определяется по формуле К = Ь/Р,
где Ь - общая длина гидрографической сети, км; Р - площадь ландшафта, км2.
С увеличением этого коэффициента возрастает площадь смытых почв. Так, при коэффициенте 0,3 смытые почвы могут составлять 10%, при расчлененности 0,6 -25%.
Второй показатель - среднее расстояние между соседними тальвегами речной (эрозионной) сети - определяется по формуле
а = Р/Ь,
где а - среднее расстояние между соседними тальвегами в пределах площади ландшафта, км.
Наряду с показателями общей расчлененности территории используют критерии степени ее повреждения современными формами линейной эрозии. Это коэффициенты овражности и их протяженность. Коэффициент овражности - отношение площади оврагов к площади земельного фонда.
О степени развития овражной эрозии можно судить по суммарной протяженности оврагов на 1 км2 площади. Соответственно различаются очень слабая (меньше 0,1 км/км2), слабая (0,1- 0,4), средняя (0,40,7), сильная (0,7 - 1) и очень сильная (больше 1) степени развития эрозии. Средний балл протяженности оврагов по ланд-
шафтам рассчитывался в зависимости от площади (в %) с очень слабой эрозией: 80 -100% - 4 балла; 60 - 80 - 3; 40 - 60 - 2; 20 -40 - 1 и менее 20% - 0 баллов.
Оценка ландшафтного разнообразия территориальной структуры. Одной из задач организации землепользования на ландшафтной основе является анализ морфологической структуры ландшафтов и ее взаимосвязь с пространственным размещением сельскохозяйственного землепользования. При этом большое внимание уделяется неоднородности ландшафтной структуры [5, 7, 8, 9].
Для оценки внутриландшафтного разнообразия использовались индекс дробности:
К = n/S,
где n - количество контуров, S - общая площадь; и коэффициент сложности: К = n/S0,
где S0 — средняя общая площадь (S0 = S/n).
Чем больше значение К, тем разнообразнее ландшафтная структура территории (табл. 2).
Таблица 2 Разнообразие ландшафтной структуры лесостепных ландшафтов Ставропольской возвышенности
Ландшафт Индекс дробности Коэффициент сложности Суммарный балл
Верхнеегорлыкский 0,006 0,05 5
Ташлянский 0,002 0,01 1
Грачевско-
Калаусский 0,004 0,04 4
Прикалаусско-
Саблинский 0,006 0,08 7
Прикалаусско-
Буйволинский 0,004 0,02 3
Внутриландшафтная агроэкологи-ческая типология территории. На основе оценки почвенных и геоморфологических компонентов территория ландшафтов была разделена на 5 агроэкологических групп с балльной оценкой от 4 до 0 баллов. Были выделены основные внутриландшафтные морфологические единицы, наиболее ис-
пользуемые в сельском хозяйстве с балльной оценкой от 4 до 0 баллов (рис. 3).
1. Плакоры структурно-денудационных плато на выщелоченных и слабовыще-лоченных мало- и среднегумусных мощных и среднемощных черноземах, пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур без особых ограничений - 4 балла;
2. Пологие (2-3°) склоны эрозионно-денудационных равнин на смытых малогу-мусных и слабогумусированных маломощных черноземах, подверженных процессам деградации в слабой степени - 3 балла;
3. Эрозионно-денудационные равнины с пологими (3-5°) склонами на малогумус-ных черноземах, подверженных процессам деградации в средней степени, пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур с ограничениями - 2 балла;
4. Крутые склоны (более 5°) на смытых мало- и среднегумусных среднемощных черноземах, местами солонцеватых, малопригодные для возделывания сельскохозяйственных культур - 1 балл;
5. Сильно расчлененные равнины и их склоны, осложненные оползнями и оврагами на смытых малогумусных маломощных черноземах, местами засоленных, подверженных деградации в сильной степени и непригодные для возделывания сельскохозяйственных культур, подлежащие выводу из состава сельскохозяйственных угодий - 0 баллов.
На исследуемой территории степень благоприятности для сельскохозяйственного производства различна. Наибольшую оценку получил Ташлянский ландшафт за счет небольшой расчлененности и развития овражной эрозии. Однако слабое разнообразие ландшафтной структуры делает его менее устойчивым к антропогенной нагрузке и должно служить ограничивающим фактором при организации сельскохозяйственного землепользования. Наименьшую оценку получили Верхнеегорлыкский и Прикалаусско-Саблинский ландшафты, что также связано с расчлененностью территории. Таким образом, основным лимитирующим фактором при организации пространственной структуры агроландшафтов является степень рас-
Рис. 3. Соотношение морфологических единиц в ландшафтах. 1-4 балла; 2-3 балла; 3-2 балла; 4-1 балл; 5-0 баллов.
члененности территории и развитие эрозионных процессов.
Учитывая природные особенности лесостепных ландшафтов, необходимо проведение мероприятий по более оптимальному их использованию. Так, в Прикалаусско-Саблинском, Верхнеегорлыкском и Грачев-ско-Калаусском ландшафтах, где особенно интенсивно протекают эрозионные процессы, большое значение имеет комплекс мероприятий по защите почв от эрозии: противо-эрозионная организация территории с выделением земель с сильно смытыми почвами в почвозащитные севообороты, контурная обработка почв, увеличение посевов многолетних трав и т.д.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антыков A.A., Стоморев А.Я. Почвы Ставрополья и их плодородие. - Ставрополь, 1970. -413 с.
2. Гаврилюк Ф.Я. Почвы Ставропольского края. - Ставрополь, 1917. - 98 с.
3. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. -М.: Колос, 1996. - 366 с.
1. Мухина Л.И. Принципы оценки природных комплексов при разных видах освоения // Географические проблемы изучения, охраны и рационального использования природных условии и ресурсов Северного Кавказа. - Ставрополь, 1973. - С. 23 -21.
9. Николаев В.А. Проблемы регионального ландшафтоведения. - М.: Изд-во МГУ, 1979. -160 с.
6. Охрана ландшафтов. Толковый словарь. -М., 1982. - 272 с.
7. Forman R.T., Godron M. Landscape ecology. -N. Y.: Wiley, 1986.
8. Margalef R. Information theory in ecology // General system. - 1958. -Y3.- P.36-71.
9. Margalef R. Perspectives in ecological theory // University Chicago Press. - Chicago, 1968. -112 р.
Диденко Павел Анатольевич, ст. преподаватель кафедры физической географии. Сфера научных интересов - агроландшафты Ставропольского края.
* * *
