Понятие о сельскохозяйственных зонах

Современный уровень мирового земледелия не представляется возможным без специализации на микрозональном уровне, что продиктовано значительными различиями почвенно-климатических условий внутри каждой административной территории.

Сельскохозяйственные угодья Республики Казахстан занимают огромные по европейским измерениям территории и расположены в разных природно-климатических зонах. Тем не менее, в соответствии с районированием, принятым в 70-х годах прошлого столетия на территории бывшего Советского Союза, в Казахстане расположены всего четыре природных провинции и одна природно-хозяйственная горная область. Причем, на территории северных областей Казахстана было выделено всего две природные провинции:

- степная зона – на обыкновенных и южных черноземах; недостаточно обеспечена влагой, средне- и выше среднего обеспечена теплом;

- полузасушливая и засушливая зона с преобладанием среднемощных черноземов, широким распространением карбонатных черноземов и солонцеватых комплексов, малообеспеченная влагой.

Такое крупномасштабное разделение является недостаточно точным для современного сельскохозяйственного производства и уровня агрономических наук, которое в настоящее время оперирует понятиями «точное земледелие» и ориентированы на аэроландшафтный подход к каждому полю в севообороте. Практика зонального земледелия сложилась во многих странах с развитым сельскохозяйственным производством. Например, по справочным данным конца 80-х годов (Г.А.Арбатов, 1980), уже в этот период в сельском хозяйстве США была хорошо развита порайонная специализация фермерских хозяйств, о чем свидетельствуют специально выделенные экономические районы. Производство зерна кукурузы сосредоточено в основном в штатах так называемого «кукурузного» пояса (Айова, Иллинойс, Индиана), продовольственного зерна – в степях на Великих равнинах (Канзас, Северная Дакота, Оклахома), картофеля в штатах Айдахо и Вашингтон.

В республиках Советского Союза, в том числе и в Казахстане, впервые принципы агроклиматического районирования обосновал Д.И.Шашко (1966). По его утверждению, с точки зрения принципов изучения агроклиматических ресурсов можно рассматривать районирование, как особую форму учета природных условий и почвенных ресурсов в системе показателей качества, количества, а также технологических и экономических оценок для сельскохозяйственного использования. В настоящее время в процессе разработок систем ведения сельского хозяйства накопился опыт внутрихозяйственного областного районирования сельскохозяйственных культур. Выделенные на местах подразделения административных территорий получили названия «сельскохозяйственные зоны». Эти схемы деления различны по степени научной обоснованности, деятельности, по поставленным целям.

Для сельскохозяйственных зон характерно то, что здесь обращается внимание на показатели этой системы, определяющее период вегетации, а именно:

- обеспеченность теплом (термические показатели климата, термический режим почв);

- влагообеспеченность (показатели атмосферного увлажнения, гидротермический режим почв);

- почвенный бонитет (обеспеченность макро- и микроэлементами, реакция почвенной среды, микрофлора);

- другие показатели (агроландшафтный характер, проявления ветрового режима, солнечная радиация, уровень грунтовых вод).

Лекция 10.Экологическая безопасность

Экологическая безопасность требует учета всех факторов, определяющих уровень жизни, а значит, и долголетие человека. В ее обеспечении существен­ную роль играет комплекс средств, ко­торые выбирает общество для управле­ния качеством окружающей среды как на национальном, так и на международ­ном уровне. При этом следует иметь в виду, что система экологической безо­пасности, прежде всего, предусматривает охрану здоровья человека, сохранение, развитие и обеспечение его духовного мира, а также охрану окружающей чело­века природной среды. Основным усло­вием решения этой проблемы является придание устойчивого развития всем объектам биосферы, в том числе и чело­веческому сообществу. При неустойчивом развитии в конечном итоге форми­руются неблагоприятные деградационные процессы. Поэтому несомненно, что разработка методов управления ус­тойчивым развитием природных комп­лексов является неотъемлемым услови­ем создания надежных систем жизне­обеспечения.

Согласно сложившимся определени­ям экосистема — это совокупность жи­вых организмов в неорганической среде их обитания, занимающих определен­ное пространство и способных к само­регуляции. Абиотические компоненты экосистемы представлены собственно почвой (многофазная гетерогенная сис­тема), растительным опалом, остатками микроорганизмов и мезофауны. Биоти­ческая часть экосистемы состоит из первичных продуцентов — автотрофов и консументов — готсротрофов и санрогрофов, которые разлагают расти­тельные и животные остатки до уровня исходных неорганических веществ, вы­полняя одновременно роль вторичных продуцентов. Все экосистемы, как изве­стно, характеризуются наличием пото­ков энергии; трофических пеней; струк­тур пространственно-временного раз­нообразия; биогеохимических кругово­ротов воды и элементов; развития и эволюции; управления (Одум, 1975). К приоритетным антропогенным факто­рам, оказывающим воздействие на эко­системы, относят земледелие, животно­водство, мелиорацию, освоение земель, вырубку лесов. Вместе с тем состояние экосистем косвенным образом зависит и от других форм антропогенной актив­ности: горнодобывающей и перераба­тывающей промышленности, производ­ства энергии, транспорта, строительства и др.

Антропогенный фактор реализуется в экосистеме в виде непосредственного воздействия на ее элементы, пищевые цепи, структуры, круговороты веществ и потоки энергии в ходе производствен­ной деятельности, а также посредством изменений, происходящих в природе, в частности в атмосфере (повышение температуры, разрушение озонового эк­рана вследствие возрастания концент­раций диоксида углерода, метана, окси­дов азота и серы, хлорфтористого угле­рода, выпадение кислотных осадков). В результате воздействия антропогенных источников возмущения экосистем из­меняются свойства и режимы почвы, качество воздуха, запасы и качество воды, количество и качество растение­водческой и животноводческой продук­ции, численность животных и расти­тельных видов, их разнообразие, ареалы распространения, генотип биоты и ее физиолого-метаболическая активность. При этом сама экосистема приобретает ряд специфических характеристик, свойственных конкретным типам хо­зяйственной деятельности. Так, при аг­рарном типе антропогенного фактора экосистема трансформируется в агро-экосистему (рис. 2.1), которая представляет coбой часть наземном экосис­темы,находящуюся пол влиянием сель­скохозяйственной деятельности челове­ка; структура и способ ее функциониро­вания регулируются с помощью импор­та вещества и энергии с целью поддержания состояния наивысшей продуктивности и предотвращения сук­цессии. Функционирование агроэкосистемы предполагает наличие разной по интенсивности и продолжительности постоянной антропогенной нагрузки на составляющие ее компоненты. Поэто­му, чтобы предотвратить возможность необратимых изменений в агроэкосистеме, важно предвидеть результат этих воздействий, основываясь на величинах предельно допустимых нагрузок, а так­же учитывая механизмы адаптации и уровни устойчивости компонентов агроэкосистемы к природным и антропо­генным нагрузкам.

Производственная, в том числе и сельскохозяйственная, деятельность че­ловека осуществляется в границах цело­стных природных образований—ланд­шафтов, Это — территориальная систе­ма, состоящая из взаимодействующих природных или природных и антропо­генных компонентов, а также комплек­сов более низкого таксономического ранга; наиболее общий целостный объект охраны природы. С этой точки зрения он рассматривается как ресурсосодержащая и ресурсовоспроизводящая система; среда жизни и деятельности человека; хранилище генофонда; при­родная лаборатория и источник эстети­ческого восприятия. Это — территория, однородная но происхождению и исто­рии развития, обладающая единым гео­логическим основанием, однотипным рельефом, единообразным сочетанием почв, растительности и отличающаяся от других территорий структурой, а так­же характером взаимосвязи и взаимо­действия между отдельными компонентами этой территории. По различным параметрам выделяют природные и ант­ропогенные, культурные иакультурные, степные и горные, лесные и болот­ные, а также другие ландшафты, в том числе и агроландшафты.

Процессы обмена с биотической средой

Трофические и энергетические цепи

Процессы обмена и биотической средой

РИС. 2. Схема согласования циклов веществ и энергии в биосфере и их взаимодействие:

П1 – растения – продуценты; П2 – микроорганизмы – продуценты; К3 – консументы; С4 – сапрофиты

Агроландшафты — антропогенные ландшафты с преобладанием в их био­тической части сообществ живых орга­низмов, искусственно сформированных человеком (антропобиоценозов) и заме­нивших естественные фито- и зооцено­зы на большей части территории. В бо­лее узкой трактовке под агроландшафтом понимают ландшафт, на большей части которого естественная раститель­ность заменена посевами и посадками сельскохозяйственных растений. Под агроландшафтами понимают также пей­зажи сельской местности.

Одна из важнейших функциональ­ных задач современной экологии — раз­работка основ и принципов природосообразности в различных областях про­изводственной деятельности. При этом,наряду с аргументированным объясне­нием различных реальных и возможных ситуаци, необходимы дельные реко­мендации по организации рациональ­ного природопользования и предотвра­щению отрицательных последствий, обусловленных непродуманным вмеша­тельством в окружающую среду и ее не­предвиденными изменениями. По мне­нию видного отечественного эколога академика С.С.Шварца (1976).весьма актуальной проблемой нынешнего эта­па взаимодействия общества и природы является конструирование окружающей среды по образцу и подобию природ­ной, достижение гармоничного разви­тия природы и экономики единых гео­графических систем.

В сфере аграрного производства на протяжении веков осуществляется про­цесс конструирования искусственного биогеоцепотического покрова, реализу­емый путем разработки и внедрения различных систем земледелия. И здесь в первую очередь необходимо разумно учитывать и максимально использовать естественный базис производства, опре­деляемый ландшафтными особенностя­ми конкретной территории. В ряду мно­гоплановых аспектов столь актуальной проблемы, как экологизация сельского хозяйства, грамотные учет и оценка ландшафтной доминанты являются ос­новополагающими и поэтому требуют первоочередного внимания.

О возрастающем интересе к этим вопросам, обусловленном их научной значимостью и объективными потреб­ностями практики, свидетельствуют по­явившиеся в последние годы публикации. Это, в частности, сборник научных трудов «Агроэкологические принципы земледелия» (1993), обстоятельная мо­нография Л. Н. Каштанова с соавтора­ми «Основы ландшафтно-экологическою земледелия» (1994), солидный учебник В. И. Кирюшина «Экологичес­кие основы земледелия» (1996), ориги­нальное учебное пособие М. Г. Сергеева «Экология антропогенных ландшафтов» (1997) и другие издания.

Контрольные вопросы

1.Какое влияние оказывает человек на развитие ландшафта?

Лекция11. Устойчивость и изменчивость агроэкосистем

Оптимизация природной среды — это поиск сбалансированного соотно­шения между эксплуатацией экосистем (рациональным использованием есте­ственных ресурсов), их охраной и целе­направленным преобразованием. Меж­ду тем деятельность человека приводит к значительным и устойчивым измене­ниям природной среды. В агроэкосистемах, как известно, к таковым относят процессы эрозии и дефляции; загрязне­ние почв и природных вод химически­ми веществами, вымываемыми из мине­ральных удобрений и ядохимикатов; эвтрофирование водоемов; уплотнение, подкисление и понижение биологичес­кой активности почв; изменение видо­вого состава, численности и распреде­ления флоры и фауны и т. д.

В связи с этим очевидна необходи­мость в системе средостабилизируюших мероприятий. Теоретическим обосно­ванием разработки системы обеспече­ния устойчивости агроэкосистем при­звана служить формирующаяся эколо­гия агроландшафта, которая изучает структуры и особенности функциони­рования агроэкосистем в конкретных условиях и при антропогенных воздей­ствиях, а также балансы веществ и энер­гии. При этом необходимо системно учитывать характер взаимосвязей и вза­имозависимостей между структурными элементами агроландшафта, иерархи­ческие уровни соответствующих струк­тур.

Как отмечал А.Г.Исаченко (1980), охрана и рациональное использование отдельных компонентов природной среды не имеет реального смысла вне оптимизации более сложных целостных территориальных единиц, какой и явля­ется ландшафт.

Рассматривая предпосылки форми­рования устойчивых агроэкосистем, не­обходимо основываться на ландшафтно-экологическом подходе, который предполагает изучение природных яв­лений и процессов, а также инвентари­зацию их ресурсного потенциала; оцен­ку природных систем применительно к возможным видам использования; про­гнозирование вероятных изменений природных комплексов в результате их использования; разработку подходов к управлению процессами изменения природных комплексов из-за антропо­генною воздействия, определение пу­тей и способов их регулирования; обо­снование и разработку рекомендаций по оптимизации агроландшафтов.

Природные системы характеризуют­ся рядом свойств, определяющих их (систем) отношение к внешним воздей­ствиям, таких, как целостность, устой­чивость, эластичность, инерция, ем­кость, допустимые пределы изменений. Кратко охарактеризуем эти свойства.

Целостность— внутреннее единство экосистем, обусловленное тесными вза­имосвязями между составляющими их компонентами.

Устойчивость — способность к само­сохранению и саморегулированию в пределах, не превышающих определен­ных критических величин (допустимых пределов изменений). Речь идет о спо­собности экосистем сохранять свою структуру и основные функции при внешних воздействиях (в том числе ант­ропогенных). Особую роль здесь играет биота, которая, трансформируя абиоти­ческую среду, смягчает внешние воз­действия.

Различают резистентную и упругую устойчивость. В первом случае имеется в виду свойство системы сопротивлять­ся нарушениям, поддерживать свою структуру и функции, во втором — спо­собность восстанавливать свое состоя­ние (т. е. важнейшие на определенном временном интервале характеристики) после того, как структура и функции си­стемы были нарушены.

Изменчивость — способность экоси­стем переходить из одного состояния вдругое пол влиянием внешних сил или факторов саморазвития. По глубине Трансформации систем различают из­менения в ходе функционирования, ди­намики и развития. Функционирова­ние—это совокупность процессов пе­редачи и превращения вещества и энер­гии, поддерживающая систему в определенном состоянии. Здесь проис­ходят небольшие количественные изме­нения, которые носят ритмичный су­точный и сезонный характер. Динамика представляет собой обратимые измене­ния, которые происходят в рамках структуры системы. К ним, например, относят многолетние периодические колебания, так называемые «восстано­вительные смены». В процессе динами­ки происходят более глубокие измене­ния, чем в процессе функционирова­ния. По они не ведут к качественной пе­рестройке структуры, а лишь медленно подготавливают ее. Развитие (эволю­ция)— это необратимые изменения си­стем с коренной перестройкой структу­ры и формированием новых ландшаф­тов, что связано как с внешними воз­действиями (природными и антропо­генными), так и с внутренними ценотическими (саморазвитие). Такие экосис­темы теряют устойчивость.

Эластичность — способность в неко­торых пределах менять свое состояние под влиянием внешних факторов и воз­вращаться в исходное состояние при прекращении их действия.

Инерция — способность природных систем в некоторых пределах противо­стоять действию внешних факторов без изменения своего состояния.

Емкость — способность абсорбиро­вать без изменения своего состояния чужеродные воздействия внешних фак­торов (посторонние вещества, избыточ­ную энергию ит. п.).

Допустимые пределы изменений — максимальный и минимальный преде­лы параметров состояния природной системы, внутри которых она обладает устойчивостью и не разрушается.

В связи с рассматриваемыми свой­ствами природных систем представляет интерес предложенная 10. А. Израэлем (1984) Графическая схема состояния некоторой системы во времени при различных нагрузках (рис. 3).

h=f(t)

Время (t)

Рис. 3. График функции состояния элементом некоторой системы во времени h(t) при различных нагрузках (Израэль, 1979):

1 и 7 – нижний и верхний критические пределы допустимых из­менений; 2 и 6 - нижний и верхний пределы допустимых изменений (пределы воздействия на систему); 3 — функция фактического состояния системы при антропогенном воздействии; 4— нормальное состояние системы; 5— возбужденное состояние системы. Интервалы между фактическим состоянием (кривая 3) и верхним (6) или нижним (2) допустимыми пределами воздействия харак­теризуют «экологический резерв» воздействия

Как следует из данных, представленных па рисунке, чтобы избежать необратимых изменений природной системы, не следует выводить ее за некие пределы, т. е. желательно не выходить из зоны экологического резерва.

Контрольные вопросы

1. Понятие устойчивость

2. Понятие изменчивость

3. Допустимые пределы изменений

Лекция 12.Влияние хозяйственной деятельности на ландшафт

Изучение и учет экосистем имеют важное практическое значение, по­скольку позволяют более грамотно фор­мировать взаимодействие с окружаю­щей природной средой. Это особенно важно при организации агроэкосистем, отличающихся от экосистем неустойчи­вым природным равновесием. В есте­ственных условиях смена структуры экосистем (например, зарастание озер, заболачивание лесов и др.) происходит постепенно. При неуправляемом же вмешательстве сельскохозяйственногопроизводства изменения могут прохо­дить быстро и приводить к снижению устойчивости агроландшафтов и их деградации.

Хозяйственная деятельность влияет и на перестройку биоценозов в целом. Причем в отдельных регионах наруше­ние равновесия между материнской по­родой, стоком и почвой вызывает нео­братимые отрицательные изменения в ландшафтах. Примером может служить усиление процессов опустынивания. Очевиден факт, что наряду с действи­тельно целесообразными в природно-хозяйственном отношении антропоген­ными ландшафтами вследствие суще­ственных экологических просчетов при организации природопользования воз­никают ландшафтные (в том числе и агроландшафтные) образования противо­положные свойства.

При интенсивном сельскохозяй­ственном использовании земельного фонда, когда равновесие в агроэкосистемах поддерживается искусственно, необходимо знать и учитывать структу­ру агроландшафтов, их системообразу­ющие свойства. Основным «целевым свойством» ландшафта является эколо­гический потенциал — интегральная предпосылка его использования. Он ха­рактеризует способность ландшафта со­ответствовать требованиям, предъявля­емым ему человеком. Во всех случаях организация агроэкосистем должна быть дифференцирована по типам и ви­дам ландшафтов, основываться на зо­нально-провинциальных особенностях, типологических и индивидуальных свойствах.

Особенно важно, чтобы регуляция намечаемых хозяйственных нагрузок на агроэкосистемы осуществлялась в соот­ветствии с их природной структурой. В противном случае, особенно в агроэкосистемах с неустойчивым природным равновесием, несоответствие сложив­шейся специализации сельского хозяй­ства потенциальным возможностям ландшафтного ресурса приводит к возникновению и развитию негативных процессов — потере агроэкосистемами устойчивости, нарушению ландшафтно-экологического равновесия на дан­ной территории и т.д. Поэтому необхо­димо сопоставлять существенные функ­циональные структуры ландшафта и его потенциал, определять целесообразные направления рационального его ис­пользования.

Для этого необходимо оценить на­правление и скорость естественного развития каждого элемента ландшафта; изменение как отдельных компонентов, так и всей агроэкосистемыиод влияни­ем производственной деятельности; ве­роятное развитие форм использования природного потенциала. Ландшафтное прогнозирование предполагает функ­циональное разграничение ландшафт­ных Образований (процесс простран­ственного дифференцирования дея­тельности человека, придающей струк­турным участкам определенные функции). Например, в агроландшафте главной должна быть функция охраны и воспроизводства потенциала почвенно­го плодородия, в зависимости от кото­рой решаются вопросы размещения сельскохозяйственного производства, формирования инфраструктуры и др.

Важным условием повышения ус­тойчивости экосистем (и особенно агроэкосистем) служат разработка, совер­шенствование и строгое соблюдение экологических нормативов, стандартов, правил и других регламентов, регулиру­ющих хозяйственную деятельность по использованию ландшафтов.

Наиболее распространенными пока­зателями загрязнения природной среды являются предельно допустимые кон­центрации (ПДК) поллютантов, уста­навливаемые по степени вредности ве­ществ или рефлекторной реакции на них организма.

Однако ПДК, ПДВ (предельно допу­стимые выбросы) и другие аналогичные показатели далеко не всегда учитывают особенности трансформации загрязня­ющих веществ в природе, их способ­ность накапливаться в биоте в конкрет­ных физико-географических условиях. Установленные для отдельных природ­ных компонентов, они не дифференци­рованы по регионам и малопригодны для ландшафтов в целом. В качестве бо­лее приемлемых экологических норма­тивов могут служить предельно допус­тимые экологические нагрузки (ПДЭН), которые более полно отража­ют внутренние свойства и потенциаль­ные возможности экосистем. ПДЭН как совокупность внутреннего и внешнего воздействия, которая либо не меняет качество окружающей среды, либо ме­няет его в допустимых пределах, харак­теризует подверженность компонентов экосистемы воздействию факторов, из­меняющих ее устойчивость, а также силу и активность этих факторов. Под качеством окружающей среды подразу­мевают возможность устойчивого суще­ствования природной или антропогенной экосистемы и данном месте при от­сутствии неблагоприятных последствии для любой (но в первую очередь челове­ческого популяции. Из-за разнообразия антропогенных факторов, действующих на компоненты реальной агроэкосистемы, практически невозможно предло­жить единый показатель допустимой нагрузки. Поэтому для каждого типа воздействия устанавливают свои требо­вания к регламентам, которые могут преследовать природоохранные, соци­ально-экономические, гигиенические, медицинские или другие цели. Напри­мер, уровень техногенного загрязнения ландшафтов считают допустимым, если не нарушаются газовые, концентраци­онные и окислительно-восстановитель­ные параметр!.!, от которых зависит жизнедеятельность организмов, регули­рующих биогеохимическое самоочище­ние, не изменяется биохимический со­став продукции, что могло бы вызван» нарушение жизненных функций орга­низмов в пределах трофических цепей, не снижается биологическая продуктив­ность экосистем, сохраняется гено­фонд, необходимый для существования системы (Глазовская, 1988).ПДЭН как комплексный показатель устойчивости экосистем и ландшафтов характеризует структуру и функционирование систем через продуктивность, видовое разно­образие, интенсивность процессов и другие параметры, а также максимально допустимые пределы вмешательства в экосистемы при условии сохранения ими основных природных и экономи­ческих функций (антропогенные изме­нения экосистем и ландшафтов не дол­жны выходить за некие пределы есте­ственных колебаний их параметров).

Одна из распространенных в настоя­щее время точек зрения заключается в том, что конечной целью экологическо­го нормирования является стремление сохранить естественное течение сукцессионных процессов на основании определения норм состояния объекта по­средством анализа параметров агроэкосистемы и интервалов их естественных колебаний, а также установления соот­ветствующих пороговых и критических пределов. Этот этап называют экологи­ческой регламентацией. Следующий этап — это собственно экологическое нормирование, т. е. определение эколо­гических нормативов на основании эко­логических регламентов.

Использование системы наиболее общих и симптоматичных интеграль­ных параметров агроэкосистем позво­ляет оценивать отклонения от некото­рого состояния, условно принимаемого за норму, а, следовательно, и наблюдаю­щуюся степень нарушенное™. При та­ком подходе анализу подлежит триада: фактор воздействия — свойства агроэкосистемы (устойчивость) — степень воздействия (измененность).

При выборе параметров состояния агроэкосистем для целей экологическо­го нормирования важно учитывать та­кие особенности, как достаточно высо­кая степень интегрированности и уни­версальности параметра; адекватность его реакции на разные формы и интен­сивность воздействия того или иного фактора на данную систему; высокая степень информативности. Кроме того, выбираемые методы определения пара­метра не должны вносить существенных изменений в агроэкосистему.

Контрольные вопросы

1.Влияние хозяйственной деятельностина ландшафт

Лекция 13.Основные принципы организации агроэкосистем

В процессе длительной эволюции естественные экосистемы приобрели способность к саморегуляции и самовосстановлению. При трансформации же естественных экосистем в агроэкосистемы вещественно-энергетические и информационные связи, в том числе и в
агроландшафте, значительно изменяются. Если такие изменения выходят за
рамки допустимых пределов (норм), то ландшафты теряют способность к самовоспроизводству основных компонентов и в итоге быстро деградируют. Современный агроландшафт — это не просто преобразованный (модифицированный) природно-территориальный комплекс, а многокомпонентное образование со специфическими природно-хозяйственным генезисом, фитопепотическим обликом, экологической ситуацией.

Хотя будущее агроландшафтов в ос­новном определяется хозяйственной де­ятельностью, оно во многом зависит от территориальной и организационной согласованности природных и антропо­генных структур. Еще В.В.Докучаев указывал на необходимость территори­альной дифференциации и адаптации землепользования как по ландшафтным зонам, так и по «типам местности при­роды».

Адаптивно-ландшафтное землеполь­зование направлено на достижение бо­лее гармоничного взаимодействия чело­века и природы в процессе сельскохо­зяйственного производства. При этом следует иметь в виду, что если ландшафтоведение — уже сложившаяся область знаний, то ее важная ветвь — агроландшафтоведение еще находится в процес­се становления. По замыслу агроландшафтоведение призвано изучать зако­номерности формирования и функцио­нирования агроэкосистем, разрабаты­вать методы моделирования новых сис­тем земледелия, обосновывать пути конструирования оптимальных агроландшафтов (природно-хозяйственных территориальных систем сельскохозяй­ственного назначения на локальном, топологическом уровне), решать актуальные проблемы социальной агроэко­логии, формировать основы и вести разработку геоинформационных систем агрономического назначения.

С учетом приведенных выше сужде­ний и материалов отечественных и зару­бежных исследований принципы пост­роения агроландшафтов, имеющие практическое значение и основанные на «самовосстановлении» и «самоочи­щении» агроэкосистем и их компонен­тов, можно свести к следующим:

I.Принцип адекватности. Производ­ственная деятельность в агроландшафтах должна функционально соответ­ствовать функциям биосферы, т. с. быть адекватной природным закономернос­тям окружающей среды. Этого можно достичь применением прогрессивных систем земледелия (выделение севообо­ротов с многолетними травами на скло­нах, замена вспашки бесплужной обра­боткой и другие агротехнические при­емы) с учетом экологических особенно­стей структуры сложившихся естест­венных ландшафтов. В результате обра­зуются новые природно-хозяйственные комплексы, обеспечивающие более эф­фективное использование биоэнергети­ческих ресурсов, с устойчивымиагроэкосистемами, имитирующими функ­ции биосферы.

2.Принцип совместимости. Компо­ненты (элементы) территории агро­ландшафтов проектируют и создают с учетом природно-антропогенной со­вместимости. Суть в том, чтобы эле­менты территории агроландшафтов были органически взаимосвязаны и представляли единую систему, согла­сованную со строением природных комплексов и хозяйственной деятель­ностью. В последующем новые и усо­вершенствованные агроландшафты развиваются под активным влиянием процессов, свойственных тем природ­ным ландшафтам, которые и послужи­ли для них фоном. Не совместимый с природной средой элемент террито­рии играет роль некоего внешнего «раздражителя», нарушающего общую устойчивое п. природного комплекса (ПК). Недоучет этого ведет к излиш­ним материальным затратам при со­здании агроландшафтов. а нередко и к их быстрому разрушению.

Примером недостаточного учета фактора природно-антропогенной со­вместимости при формировании ланд­шафтов может служить проектирование крупных прямоугольных клеток-полей на склонах сложной формы. Между тем целесообразно было проектировать поля в виде горизонтально-контурных и полосных микрозон. В результате тако­го рода просчетов наблюдается увеличе­ние поверхностного стока, усиление водной эрозии почвы, заиление рек. Здесь явно сказывается отрицательное влияние ошибочных способов органи­зации территории: закладка защитных лесополос и обработка почвы вдоль склонов с пересечением горизонталей.

Это относится и к сооружению зем­ляных валов у вершин оврагов, являю­щихся навязанным природе элемен­том. В этом случае нарушается почвен­ный покров прилегающего участка, площадь под валом зарастает сорняка­ми и выпадает из сельскохозяйственно­го пользования, ухудшается архитекто­ника ландшафта.

Положительным примером реализа­ции данного принципа может служить залужение водосточных ложбин, кон­турная организация территории на сложных склонах, мульчирование и тд. Другой пример: совместный (полос­ный) посев низкорослой сои и высоко­рослой кукурузы позволяет растениям каждой группы лучше использовать солнечную энергию, углекислый газ, воду. В результате повышается интен­сивность фотосинтеза, улучшается мик­роклимат. Урожайность сон в таких по­севах на 18%, ii кукурузы на 29 % выше, чем при раздельном их выращивании.

3.Принцип соответствия фитоценозовместообитанию. При структуриро­ванииагроландшафта важно грамотно выбрать место размещения посевов и посадок различных групп сельскохозяй­ственных растений на неоднородных по экологическим свойствам и расположе­нию участках возделываемых земель. Требуется также учитывать биологичес­кие особенности имеющегося набора культур, чтобы обеспечить повышение их урожайности при одновременном со­хранении плодородия почв. Практичес­кую реализацию этого принципа следу­ет рассматривать как необходимое усло­вие формирования устойчивыхагроэкосистем. Вышесказанное наглядно подтверждают данные, представленные в таблицах 22.1, 22.2 и 22.3.

Таблица 4. Урожайность основных сельскохозяйственных культур в зависимости от условий рельефа, т/га (Варламов и Волков, 1991)

Коэффи­циент расчленнности, км/км2	Озимая пшеница	Ячмень	Сахарная свекла	Кукуруза (зеленая масса)
0.3...0.4	2,44	2,27	28,7	31,2
0,7...0,8	2,15	2.04	26,1	29,6
1,1..1,2	1,97	1,88	25,6	27,9
1,5... 1,6	1,74	1,65	22.4	25.7

4.Принцип приоритета фитомелиорации. При формировании почвоохран­ных, самовосстанавливающихся и само­очищающихся агроландшафтов и агроэкосистем ведущая роль должна при­надлежать фитомелиорации, что соответствует одному из важнейших за­конов земледелия — закону минимума (поскольку ограничивающим фактором часто является дефицит почвенной вла­ги, а растительная мелиорация способ­ствует формированию более устойчи­вого влагооборота в агроэкосистемах). С учетом сказанного практическая зада­ча организации территории агроланд­шафта заключается в определении ра­зумного соотношения между полем, лу­гом и лесом в увязке с другими компо­нентами.

5.Принцип пространственного и видо­вого разнообразия. Агроэкосистемы сле­дует создавать с учетом требования про­странственного и видового разнообра­зия среды. Это соответствует существу­ющей закономерности, согласно которой чем разнообразнее и сложнее структура агроландшафта, тем выше его устойчивость, способность противосто­ять различным внешним воздействиям. Например, сохранение естественных компонентов улучшает микроклимат, способствует увеличению численности животных, в частности птиц, питаю­щихся насекомыми. Ландшафты, харак­теризующиеся большим видовым раз­нообразием, лучше самовосстанавлива­ются и самоочищаются, поскольку сложная мозаичность их строения спо­собствует поддержанию их устойчивос­ти, а также природного и природно-антропогенного равновесия. (Под природ­ным равновесием понимают первичное экологическое равновесие природной системы, сложившееся на основе балан­са неизмененных или малоизмененных человеком компонентов среды и при­родных процессов. Природно-антропогенное равновесие — вторичное эколо­гическое равновесие, образующееся на основе баланса измененных человеком компонентов среды и природных про­цессов.)

6.Принципы оптимизации структуры и соотношения земельных угодий. При землеустройстве агроландшафтов для определенного сельскохозяйственного региона землепользования в соответ­ствии с местными природными услови­ями устанавливают экологически и эко­номически обоснованные структуру и соотношение размеров площадей паш­ни, лугов, леса и вод. Проблема рацио­нального соотношения естественных и искусственных экосистем, несомненно, ЯВЛЯЕТСЯ одной из ключевых. По этому поводу сложились различные суждения. Представляет, в частности, интерес предложенная Н. Ф. Реймерсом (1990) схема соотношений площадей естественных и преобразованных экосистем (рис. 4).

Рис. 4. Суммарный эколого-социально-экономический эффект при различных соотношениях пло­щадей преобразованных и естественных экосистем (Реймерс. 1990)

Таблица 5. Сравнительная пригодность почв для возделывания сельскохозяйственных культур

(Варламов и Волков. 1991, с изменениями)

Культура	Почвы по гранулометрическому составу
песчаные	легкосугли-нистые	супесчаные	легкосу-глпнисгые	сугли­нистые	тижелосу-глиннстые	глинистые	тяжелогли- нистые
Пшеница
Рожь
Овес
Ячмень
Просо
Кукуруза
Гречиха
Картофель							^
Лен
Свекла
Капуста
Морковь

Условные о б о з н а ч е и и я. Степень пригодности почв для возделывания культур: 0 — раз­мещение противопоказано; 1 — в благоприятные годы можно получить неплохой урожай; 2 — непло­хие; 3 — наилучшие.

Согласно приведенным на этом рисунке данным целесообразное экологическое равновесие наблюдается в случае, когда процентное соотношение между площадями естественных и преобразо­ванных экосистем составляет 60:40.

Су­ществует и такое мнение, что в агроландшафтах леса, луга,водные про­странства должны занимать не менее 30 % общей площади.

Представляют интерес данные об из­менении урожайности зерновых куль­тур в зависимости от облесенности пашни в Центрально-Черноземном районе:

Облесенность пашни, % ≤1 1,5 2,0 2,5 3,0

Средняя урожайность 100 106 111 115 118

зерновых, %

В целом же данная проблема требует серьезных дальнейших проработок. Не­обходимы дифференциация соответ­ствующих соотношений по географи­ческим районам, изучение динамики вещественно-энергетических потоков при тех или иных структурах и соотно­шениях площадей естественных и пре­образованных экосистем и т.д. Заслу­живает также внимания разработка норм оптимального сочетания биоти­ческих составляющих ландшафта и тех­нологических условий территории. Так поля, как важнейший элемент агроландшафта, должны быть оптимальны по размеру, что способствует производи­тельному использованию сельскохозяй­ственных машин, с одной стороны, и уменьшению уплотняющего воздей­ствия техники на почву — с другой. Критерием правильного решения зада­чи является устойчивость сформиро­ванного ландшафта. В этом отношении представляет интерес предложенное А.А.Варламовым и С.Н.Волковым (1991) понятие «экологически устойчи­вый участок» (ЭУУ), под которым по­нимается территория, выделенная с учетом однородности характеристик ее природных ресурсов, а также комплекс­ности их действия и сохраняющая свои ландшафтные особенности в процессе хозяйственного использования. Если в процессе хозяйственного использова­ния обеспечивается возможность пре­кращения или ослабления негативного воздействия физико-географических и социально-экономических условий на почвенные, водные и растительные ре­сурсы (эрозия, засоление и уплотнение почв, осушение местности, зарастание сельскохозяйственных угодий лесом и кустарником, ухудшение условий суще­ствования флоры и фауны и т.д.), то пространственное расположение участ­ка сохраняется, но его потенциал и эко­номическая оценка увеличиваются. В конечном счете сохраняются организа­ция территории участка и устойчивость использования его отдельных ресурсов. При этом не ограничиваются возмож­ности роста плодородия почв и диффе­ренциального дохода с участков.

Контрольные вопросы

1.Принцип адекватности

2 Принцип совместимости.

3.Принцип соответствия фитоценозов местообитанию

4.Принцип приоритета фитомелиорации.

5.Принцип пространственного и видо­вого разнообразия

6.Принципы оптимизации структуры и соотношения земельных угодий.

Лекция 14. Оптимизация структурно – функциональной организации

1.Условия экологизации в сельском хозяйстве.

2.Биотические компоненты.

1. Условия экологизации в сельском хозяйстве.

Сельское хозяйство изначально ос­новывалось на стихийном использова­нии отдельных экологических принци­пов. По мере формирования научных основ сельскохозяйственного производ­ства и поступательного развития его от­раслей и инфраструктуры эти принци­пы начали применяться более осмыс­ленно и целенаправленно. Однако и в настоящее время преимущественно учитываются лишь аутоэкологическиезакономерности, популяционные же и экосистемные подходы применяются гораздо реже.

Целевая установка сельского хозяй­ства объективно направлена на получе­ние максимума биологической продук­ции. Сообразно этому развиваются (да и будут развиваться) аграрные произ­водственные системы. Между тем сугу­бо технократические! подход к необхо­димому процессу интенсификации про­изводства в аграрном секторе вступил, как известно, в серьезное противоречие с возможностями поддержания природно-антропогенного равновесия. В ко­нечном счете сработал принцип буме­ранга в виде негативных последствий интенсификации для экологического состояния и продуктивности сельскохо­зяйственных угодий. Так, в районах сплошной распашки земель и неоднок­ратного проведения химических обра­боток посевов ощущается столь суще­ственный недостаток энгомофагов (на­секомоядных организмов) и опылите­лей, что возникает угроза существо­ванию природных биоценозов, форми­рованию урожая культурных растений.

Новейшие достижения экологии по­зволяют совершенствовать существую­щие и разрабатывать новые методы ве­дения сельскохозяйственного произ­водства, выявляя в растениеводстве и животноводстве дополнительные резер­вы для стабилизации агроландшафтов.

Важное условие экологизации сельс­кого хозяйства - использование биоценологических экосистемных принци­пов. От практики поддержания на полях только продуцентов — культурных рас­тений — следует переходить к более полному и активному использованию в агроценозах естественных регуляторных механизмов.

В первую очередь необходимы ана­лиз и учет ландшафтно-экологических особенностей конкретной территории.Создаваемыеагроландшафты функцио­нируют в соответствии с природными закономерностями данного района. Ос­новой для анализа ландшафтной нео­днородности и изменчивости земельно­го фонда в процессе его сельскохозяй­ственного использования служат мате­риалы количественного и качествен­ною учета состояния агроэкосистем.

Однако пока что степень изученности почвенных условий в разных ландшаф­тах неодинакова. Кроме того, слаба обеспеченность аграрного сектора базо­выми природными каргами (геоморфо­логической, почвенной, геоботанической, ландшафтной).

Ландшафтно-экологический анализ агроландшафта должен основываться на знании его морфологических компо­нентов (типологическое картографиро­вание) и региональных различий (райо­нирование), а также на учете многочис­ленных взаимосвязей (баланс веществ и энергии). Особенно важно, чтобы хо­зяйственные нагрузки на ландшафт планировались в соответствии с его природной структурой. В противном случае несоответствие сложившейся специализации сельского хозяйства по­тенциальным ресурсным возможностям ландшафта приводит к возникновению и развитию негативных процессов, к на­рушению природно-антропогенного равновесия, особенно в ландшафтах с неустойчивым природным равновеси­ем.

Наряду с влиянием антропогенных факторов нужно учитывать и естествен­ные тенденции развития ландшафтов, возможности проявления неблагопри­ятных для сельского хозяйства природ­ных процессов. Последние воздейству­ют медленнее, но масштабнее (измене­ние климата, сейсмичность, процессы эрозии и др.). Рациональным можно считать такое воздействие, при котором обеспечивается правильный рссурсооборот, расширенное воспроизводство возобновляемых ресурсов ландшафта (повышение плодородия почвы, про­дуктивности естественных и культур­ных фитоценозов и др.). Анализ ланд­шафтной неоднородности и изменчиво­сти — многоступенчатая система подхо­дов к раздельной оценке природных компонентов и всего ландшафтного комплекса.

Дата добавления: 2017-02-01