X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

1 Оценка продуктивности и экологической устойчивости агроландшафта

1.1 Оценка продуктивности иустойчивости ароландшафта.

Основным показателем, характеризующим хозяйственную ценность агроландшафта, является его продуктивность при приоритетном значении экологической устойчивости. Понятие экологической устойчивости включает в себя повышение почвенного плодородия и минимизацию негативных воздействий на окружающую среду.

В целом, показатель народнохозяйственной ценности агроландшафтов характеризуется их природным потенциалом и объёмом антропогенных воздействий, обеспечивающих максимально возможную продуктивность при минимизации негативных воздействий на окружающую среду.

В системе мероприятий по обеспечению экологической устойчивости агроландшафтов должен быть предусмотрен широкий круг мелиоративных мероприятий: от адаптивных, предусматривающих минимальное антропогенное воздействие на агроландшафт, до природообустроительных (оптимизация водного, теплового и других режимов почвы).

Систематизация критериев по формированию устойчивых агроландшафтов и по ограничению антропогенной нагрузки.

Критерий продуктивности

В качестве критерия устойчивости культурных ландшафтов к антропогенной нагрузке может служить соответствующий уровень социально-экономических функций (уровень качества жизни) при минимуме снижения выполняемых ими природных функций, обеспечивающий сохранение природно-экологического равновесия в регионе. Для сельскохозяйственных ландшафтов таким критерием может служить соответствующий уровень продуктивности агроландшафта при наименьшем воздейcтвии на окружающую среду.

В качестве кpитеpия пpодуктивности агpоландшафта может быть использован показатель относительной пpодуктивности с.-х. культуp S, pавный отношению фактической пpодуктивности Uк потенциальной U_max :

где U- текущая уpожайность агpопосевов; U_max - потенциальная уpожайность.

Значения S10⁰⁰C

- испаряемость – Е₀, мм.

- радиационный баланс – R, КДж/см^{2 год.}

- ФАР, Кдж/год

- продолжительность вегетативного периода - Т_вег

- R = 48,6+0,042г∑t>10⁰

E₀=R/L; L – скрытая теплота парообразования L=2,51кДж/см³

ФАР= R+54,кДж/см²

Т _вег= 1,41*Lu*R – 361

Таким образом, основными характеристиками приземного слоя атмосферы следует считать ресурсы естественного увлажнения (осадки) и солнечную радиацию.

Интегральным показателем приземного слоя атмосферы является индекс сухости:

R = R/L*O_c

Для лесной зоны R = 0,5-0,8

Для лесостепной зоны 0,8-1

Для степной зоны 0,9-1,3

Для сухостепной и полупустынной зоны 1,3-2,5

Используя интегральный показатель можно оценить условия формирования водного баланса агроландшафта и связь между биологическими и геологическими круговоротами.

Основные существенные элементы формирования водного режима можно выразить уровнем общего водного баланса

∆W₁= O_c ± W – E₁ – C₁± g

где∆W – изменение запасов поверхностных и грунтовых вод, мм

О_с – осадки

±W – подача воды при орошении или отвод воды при осушении

Е₁ - испарение

С₁- поверхностный сток, мм

±g – влагообмен между почвенными и грунтовыми водами, мм.

Для оценки загрязнения воздуха, в результате техногенных выбросов используется зависимость:

С + СФ< ПДК

Сф – фоновое содержание веществ воздухе мг/м³

С – концентрация веществ в воздухе мг/м³.

1.3 Современное состояние агроландшафтов.

Оценка экологического состояния агроландшафтов. Состав интегральных показателей включает:

Структуру использования земельных угодий агроландшафтов;

Экологическую стабильность агроландшафтов;

Стабильность сельскохозяйственного производства.

При характере структуры используемых земельных угодий агроландшафтов необходимо выделять леса, луга, болота, водоёмы, пахотные земли, сенокосы, пастбища, населённые пункты, пром зоны, карьеры, нарушенные земли.

Степень нарушения природных ландшафтов, при их трансформации в агроландшафтах, определяется степенью сокращения площадей, занимаемых природными экосистемами (леса, луга, болота, водоёмы) и полуприродными (сенокосы, пастбища) и увеличение S пашни , а также степенью сокращения общей биомассы и численности животных.

Интегральным показателем экологического состояния агроландшафтов является коэффициент стабильности (в долях от единицы):

K_c=∑f₁K₁K₂/W,

где F₁- площадь биотических и абиотических элементов в %

K₁- коэффициент, характеризующий экологическую значимость отдельных биотических и абиотических элементов

K_2-коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа (K₂=0,7 для нестабильного рельефа, K₂=1 для стабильного рельефа)

W – общая площадь ландшафта (системы).

Если К_с < 0,33 – нестабильный агроландшафт

К_с = 0,34-0,5-малостабильный

К_с= 0,51-0,66-среднестабильный

К_с=0,67-1-стабильный

В качестве единого критерия эколого-экономической эффективности обустройства агроландшафтов следует использовать чистую приведённую стоимость:

NPV=∑(Э_t-3_t)(1+En)^-1-K_t

nPV - чистая приведённая стоимость за расчётный период т.руб.

Э_t- результаты, достигаемые в момент времени t, включающие выручку от реализации производимой продукции и эффекты, от улучшения экологического состояния природных ресурсов, руб.

З_t-затраты, производимые в момент времени Т, включая ущербы в природной среде, руб.

Еn- норматив дисконтирования (0,06-0,08)

К_t- капитальные вложения в момент времени t, руб.

Общие принципы экономического стимулирования природообустройства заключается в поощрении за предотвращение экологического ущерба и штрафные санкции за нанесённый экологический ущерб.

1.4 Изменение свойств и плодородия почв. Нарушение теплового, водного и геохимического балансов и баланса орг.веществ в агроландшафтах привело к изменению направленности и интенсивности биологического круговорота и условий почвообразования.

Изменение баланса орг.вещества и хим.элементов в почвах, при их с/х использовании, связаны с отчуждением значительной части урожая и ухудшением основных свойств почв нарушает почти все их экологические функции и прежде всего функцию почвы как биогеохимического барьера. А это означает нарушение биологического и усиление геологического круговорота хим.элементов и загрязнение окружающей среды и прежде всего поверхностных и грунтовых вод.

Положение усугубляется развитием деградационных процессов (водная и ветровая эрозия, подкисление, засоление и др.), а также неудовлетворительным состоянием системы агрохимического обслуживания.

К сожалению, процессы деградации почв в последние годы повышаются, увеличивается S кислых почв и интенсивность сработки запасов гумуса. Соответственно уменьшается интенсивность и стабильность с/х производства.

Интегральным показателем, характеризующим экологические функции почвы природного плодородия является её гумусовое состояние, определённые водно-физические (структура, пористость, водопроницаемость), физико-химические (химический состав, величина ППК, насыщенность основаниями) и биологические свойства.

Сработка запасов гумуса сопровождается ухудшением почти всех свойств почвы, разрушением структуры, уплотнением и снижением водопроницаемости, понижением величины ППК, понижением содержания доступных элементов питания и биологической активности и, как следствие, потерей почвой её роли как биогеохимического барьера.

Интегральным показателем экономической функции почвы (экономическое плодородие) является биологическая продуктивность (урожай), который определяется не столько гумусным состоянием, сколько применением агротехнических, агрохимических и др.видов мелиорации (внесение удобрений, хим.мелиорация, регулирование теплового, водного и химического режимов почв).

При оценке изменения природного и экономического плодородия почв агроланшафтов используют следующие основные положения:

Раздельная оценка природного и экономического плодородия почв;

Расчёты выполняются для преобладающих типов почв;

Производится оценка роли различных деградационных процессов (эрозия, дефляция, сработка запасов гумуса).

1.5 Изменение экологической стабильности агроландшафтов и с/х производства.

При развитии хоз. деятельности в структуре природных систем, наряду с существующими биотическими элементами, появляются пахотные земли, вырубки, сенокосы и пастбища, а также относительно новые биотические элементы в виде мелиорированных земель (осушаемых и орошаемых).

Пахотные земли и вырубки следует отнести к полностью антропогенным, в то время, как сенокосы и пастбища – к полуприродным.

Такое деление с/х угодий вытекает из самой сущности этих биотических элементов. С/Х деятельность на пахотных землях создала искусственные экосистемы (т.е. агроценозы). Агроценозы – высокопродуктивные, но неустойчивые экологические системы, требующие для своего поддержания постоянного целенаправленного труда человека, без которого они не могут существовать. Агроценозы характеризуются, во-первых, очень малым биологическим разнообразием (8-9 видов) и во-вторых, отсутствием внутренней устойчивости выращиваемых культурных растений, что делает пахотные земли, с экологической точки зрения, малоэффективным биотическим элементом.

Вырубки в свою очередь, отличаются очень малыми запасами биомассы.

Природные системы, включающие естественные сенокосы и пастбища, существуют в основном по законам характерным для природных систем, обладают высоким биологическим разнообразием и представлены естественными видами растительности, поэтому их экологическая значимость в формировании устойчивости агроландшафтов значительно выше.

Кроме биотических элементов в структуре природных систем появились абиотические элементы в виде населённых пунктов, городов, промышленных объектов, экологическая значимость которых отрицательна.

Экологическая значимость мелиорируемых земель д.б. значительно выше, чем для немелиорируемых. Однако, анализ существующих в России техники и технологии осушения и орошения земель показывает, что кроме некоторого увеличения урожайности с/х культур, все остальные виды воздействия на природные системы, к сожалению отрицательны (увеличение промывного режима, изменение условий почвообразования, развитие ирригационной эрозии, подъём уровня грунтовых вод, засоление земель и мн.другое).

Изменение экологической значимости орошения и осушения земель в первом приближении оценивается выражением:

(С^-+g)₁*У₂/(С^-+g)₂*У₁

(С^-+g)_{1 и}/(С^-+g)_{2 –} поверхностный сток и влагообмен между почвенными и грунтовыми водами до и после мелиорации. Экологическая значимость мелиорируемых земель м.б. > или < , чем не мелиорируемых, в зависимости от этого соотношения.

Оценку устойчивости природных и природно-техногенных систем можно проводить по шкале:

К_с – степень стабилизации

≤ 0,33 – нестабильный

0,34-0,50 – малостабильный

0,51-0,66 – среднестабильный

0,67-1,00 – стабильный

Снижение экологической стабильности агроландшафтов означает неизбежное дальнейшее развитие деградационных процессов и ухудшение состояния с/х угодий и животного мира даже при современной техногенной нагрузке, не говоря о её усилении. А значит усиление зависимости с/х производства от климатических факторов и снижения его устойчивости.

Этот вывод подтверждается данными о динамике урожайности и производства с/х продукции за последние десятилетия. Так средний коэффициент вариации производства с/х продукции за период 1960-1980г.г. составил 0,16-0,18, а за период 1980-2000 г.г. – 0,18-0,30.

Уровень экологической стабильности агроландшафта во всех экономических районах в условиях хоз. деятельности снизился. Некоторые агроландшафты пришли в малостабильные, а из стабильных- в среднестабильные. Экологическая устойчивость представляет собой очень важную характеристику ландшафтов, хотя её напрямую и нельзя использовать в расчётах экономической эффективности проектов обустройства агроландшафтов.

Однако этот недостаток легко устраняется.

Обобщение многочисленных данных по стабильности с/х производства по годам

Б_max/Б_min и значение К_с показали, что между ними существует достаточно тесная связь.

Б_max/Б_min=3-1,9*К_с.

Таким образом, К_с приобретает вполне определённый экономический смысл.

Снижение стабильности с/х производства влечёт за собой значительные затраты на создание инфраструктуры, связанной с хранением и переработкой с/х продукции в урожайные годы или затратами на закупку зерна в неурожайные годы.

Выводы

Основным показателем, характеризующим хозяйственную ценность агроландшафта, является его продуктивность при приоритетном значении экологической устойчивости. Понятие экологической устойчивости включает в себя повышение почвенного плодородия и минимизацию негативных воздействий на окружающую среду.

Рассмотренные критерии ориентируют на создание устойчивых и продуктивных культурных ландшафтов, рациональное природопользование и природообустройство на территориях различного назначения.

Таким образом, состояние агроландшафтов определяют прежде всего интегральные (обобщённые) показатели и связи их между собой и основными средообразующими факторами.

Список литературы

1.​ Бунина Н.П. Регулирование сбалансированного водообмена между почвенными и грунтовыми водами в целях сохранения устойчивости ландшафта. //Лизиметрические исследования в агрохимии, почвоведении, мелиорации и агроэкологии. Москва-Немчиновка, 1999.

2.​ Киpюшин В.И., Ганжаpа Н.Ф., Кауpичев И.С. и дp. Концепция оптимизации pежима оpганического вещества почв в агpоландшафтах. М., 1993.

3.​ Пpищеп Л.Г. и дp. Методика биоэнеpгетической оценки эффективности технологий в оpошаемом земледелии. М., 1990.

4.​ Шабанов В.В. Биоклиматическое обоснование мелиораций. М., 1973.

Код для цитирования: Скопировать