3.4. Совершенствование методики оценки экологической устойчивости агроландшафта

Ведущей тенденцией развития земледелия является перевод его на эколо­гическую основу, базирующуюся на законах природы и ландшафтной эколо­гии. Одним из главных условий разработки и внедрения ландшафтных систем земледелия является сбаланси­рованность и экологически устойчивое функционирование агро­ландшафтов.

Суть нового подхода в земледелии заключается в прибли­жении функций агроэкосистем к функциям природных экоси­стем, земля должна использо­ваться с восстановлением своего потенциала. Еще В.В. Докучаев говорил о не­обходимости выработки норм, определяющих относительные площади пашни, луга, леса и вод.

Одним из основных критериев состояния агроландшафта является состав и соотношение (структура) угодий. Агроланд­шафт будет экологически устойчивым лишь в том случае, если в нем обеспечивается устойчивая продуктивность и сохранность почвенного плодородия. Решение этой задачи с точки зрения экологии за­клю­чается в увеличении доли средостабилизирующих (средоформирующих) уго­дий (площадей под пастбищами, сено­косами, многолетними травами, под во­дой, лесными насажде­ниями и др.), с одновременным сокращением дестабили­зи­рую­щих угодий (площадей пашни под оврагами, застройками и др.).

Так, М.И. Лопырев, определяя агроландшафт как гетероген­ную систему и представляя ее в виде многоуровневой стратиграфической , приходит к выводу, что устойчивость агроланд­шафта характеризуется соот­ношением средостабилизирующих (средоформирующих) и дес­табилизирую­щих угодий и выражается зависимостями:

; (1)

, (2)

где – общая площадь средостабилизирующих (средоформирующих) угодий, га;

– общая площадь дестабилизирующих угодий, га.

Анализ показывает, что зависимость (1) не определена при В = 0. Кроме того, при  = 0, К=0, при  =  , K = 1. Сказанное вызывает трудности при интерпретации полученного коэффициента (К).

В зависимости (2) полученный коэффициент (К) легко интерпретировать. Так, при  = 0, К = 0, при  = 0 К = 1, при.  =   , K = 0,5 Таким образом, можно полагать, что при K = 0,5 агроландшафт находится в не­ус­тойчивом равновесии.

Следует заметить, что вес различных угодий в формирова­нии устойчивости экосистем как внутри группы средостабилизи­рующих, так и средодестаби­ли­зирующих угодий различен (например, сенокосы и лесные насаждения). Кроме того, необходимо учитывать, что влияние, например, лесных насаждений в фор­мировании агроландшафта, будет различно в зависимости от того, как распределены на водосборе угодья (сосредоточены единым массивом или равномерно рассредоточены по водосбору).

Отмеченное позволяет записать зависимость (2) в виде

, (3)

где α – коэффициент, учитывающий вес угодий в определении устойчивости экосистемы; β – коэффициент, учитывающий влияние рассредоточенности уго­дий на водосборе.

Для более ясной интерпретации коэффициента К выражение (2) целесо­образно пронормировать относительно средины, в связи с чем запишем его в виде

. (4)

В выражении (4) коэффициент К меняется в диапазоне от –1 до +1, причем при коэффициент К = 0, что интерпретируется как неус­тойчивое равновесие. При этом в диапазоне К = –0,1...+0,1 экосистема нахо­дится в неустойчивом равновесном состоянии.

В природе большое разнообразие естественных факторов и условий. При этом разнообразие наблюдается в разрезе относи­тельно обособленных ландшафтных экосистем, обусловливаю­щих поландшафтные особенности систем земледелия. В связи с этим состав и соотношение (структуру) земельных угодий следует рассматривать по типам агроландшафтов.

Полевые наблюдения и анализ планово-картографического материала Центрально-Черноземной зоны определили выделение 5 основных типов агроландшафтов [80]:

I тип- полевой агроландшафт с равнинным типом местно­сти. Сюда относятся приводораздельное плато с крутизной до 1º. Это, как правило, пахотные земли, используемые в севооборотах.

II тип- прибалочно-полевой агроландшафт с поперечно-прямыми профилями склонов. Сюда относятся крупные придо­линные, прибалочные склоны с преобладанием одной экспозиции с крутизной более 1º, представляющие собой относительно само­стоятельный обособленный водосбор, характеризующийся общ­ностью взаимосвязанных мероприятий по регулированию природного баланса. Эти водосборы состоят из пахотных земель с примыкающими к ним балочными склонами со значительным преобладанием первых.

III тип – межбалочный полевой агроландшафт с прямыми и рассеивающими водосборами. Сюда относятся межбалочные пространства со склонами различной крутизны и экспозиции, прямым и рассеивающим характером водосбора, чаще всего представляющие собой участки пашни с примыкающими к ним в нижней части склона участками балочных земель. Формирую­щиеся здесь режимы (водный, тепловой, воздушный) отличаются значительной обособленностью и характеризуются общностью взаимосвязанных мероприятий по регулированию природного баланса.

IV тип – балочно-полевой агроландшафт с собирающим пахотным водосбором, ограниченный водораздельными линиями. Сюда относятся лощинообразные и овражно-балочные водо­сборы, включающие остепненные склоны, а также примыкающие склоны полевых земель, сток осадков с которых существенно влияет на водный режим данного относительно обособленного комплекса, характеризующегося общностью взаимосвязанных мероприятий по регулированию природного баланса.

V тип – балочно-полевой ландшафт, представленный совокупностью простых и сложных склонов, объединенных единой гидрографической сетью и ограниченных водораздель­ными линиями. Сюда относятся крупные балочные водосборы с разветвленной гидрографической сетью, включающие в себя совокупность урочищ, элементарных агроландшафтов и склонов различной крутизны и экспозиции. Несмотря на различие в режимах отдельных частей ландшафта, их объединяет единая гидрография, которая влияет на общий водный, тепловой и воздушный режимы всей территории ландшафта этого типа и требует комплексного подхода при его устройстве.

Устойчивое развитие любого агроландшафта главным образом зависит от того, как этой системой управляют, какие принимают решения, определяющие ее состояние. Принятие эффективного решения после определения коэф­фи­циентов можно рассматривать как проблему выбора одной альтернативы из множества возможных.

Достаточно надежные значения искомых коэффициентов можно найти, ис­пользуя методы экспертных оценок. В качестве экспертов выступали 8 ученых, каждый из которых не менее 5 лет занимался проектированием и внедрением агроландшафтов в базовых хозяйствах Воронежской области.

Анализ компетенции экспертов показал, что всем членам группы экспертов можно присвоить один и тот же вес.

Для определения коэффициентов α и β был использован метод парных срав­нений, представляющий собой одну из самых широко используемых экс­перт­ных процедур сравнивания по качественному признаку. Полученная в ре­зультате парных сравнений информация явилась основой для количественной оценки относительных весов объектов в формировании устойчи­вости агро­эко­системы. При этом были использованы метризо­ванные отношения объектов. Следует заметить, что полученные экспертные оценки нельзя считать случай­ными величинами (показатель согласованности группового ранжирования несколько больше 0,8).

Все противоэрозионные природоохранные и почвозащитные мероприятия увязываются с оптимальной экологической структурой агроландшафта. Одним из основных вопросов при устройстве агроландшафта, на наш взгляд, является установление оптимальной структуры угодий в агроландшафте. Экологически устойчивым считается такой тип агроландшафта, в котором соотношение сре­достабилизирующих (средоформирующих) и дестабилизирующих угодий со­став­­ляет соответственно 60 и 40 %, т.е. коэффициент стабилизации агроланд­шаф­та должен стремиться к 1.

Эффективность устройства агроландшафтов будет определяться повыше­нием урожайности сельскохозяйственных культур и устойчивой продук­тив­ностью угодий за счет увеличе­ния плодородия пахотных угодий и микро­кли­мата на полях (участках).

Правильно устроенный агроландшафт должен дополняться новыми эле­ментами экологической инженерной инфраструктуры: консервация деградиро­ван­ных земель; создание санитарной защиты и санитарно-эпидемиологических охраняемых зон возле объектов, загрязняющих окружающих среду, микро­за­казников (энтомологических, орнитофауны, диких животных), культурных паст­­бищ, формирование эколого-ландшафтных ниш; размещение миграцион­ных коридоров, приопушечных экотонов; выделение «технологических» гра­ниц пашни, участков с ценной растительностью, агрофаций, кормовых полей для диких животных и птиц, островных луговых участков, техногенно-антро­погенно нарушенных земель, участков растительности и древесно-кустар­никовой сукцессии (на оврагах и балках), зон рекреации; залужение луговин водотоков и др.

Экономический эффект от устроенности агроландшафта выражается в при­бавке урожая сельскохозяйственных культур и повышении уровня рен­та­бель­ности сельскохозяйственного производства.

Таким образом, можно считать, что правильно устроенный агроландшафт оказывает положительное влияние не только на стабилизацию адаптивного зем­леделия, но и повышает экологическую устойчивость землепользования. Относительное влияние компонентов в формировании устойчивости агроланд­шафта показано в табл. 6.

Следует заметить, что получены относительные веса влияния компонентов на устойчивость агроэкосистемы (табл. 7)

Табл. 7. Относительное влияние компонентов на формирование

экологической устойчивости агроландшафта

Компоненты	Относительный вес
Средостабилизирующие (средоформирующие)
Лес, кустарник	0,127
Лесные полосы на пашне	0,043
Прибалочные, приовражные и др. лесные полосы, илофильтры	0,037
Сенокосы, пастбища	0,045
Законсервированная и залуженная пашня	0,056
Многолетние травы в севооборотах	0,047
Постоянные водостоки	0,073
Пруды, озера	0,148
Заказники	0,024
Дестабилизирующие
Распаханность	0,173
Дороги	0,024
Овраги, карьеры, балки	0,072
Застроенные территории	0,131

Таким образом, из табл. 6 видно, что среди средостабилизи­рующих угодий от­носительные веса, оказывающие влияние компонентов на формирование экологической ус­той­чивости агроландшафта, колеблются в пределах от 0,037 до 0,148, среди дес­табилизирующих угодий эти коэффициенты соответственно равны 0,024 и 0,173.

Следовательно, устройство агроландшафта представляет собой каркас тер­ри­тории, в который вписываются современные агротехнологии с соответ­ст­вующей культурой земледелия и эффективным ведением сельскохозяй­ст­вен­ного производства.

3.5. Модель управления качеством земельных ресурсов с применением геоинформационных технологий

Обоснование административно-бассейнового подхода к управлению качеством земельных ресурсов в регионах с интенсивным сельскохозяйственным производством

Управление качеством земельных ресурсов имеют свою специфику, обусловленную влиянием одновременно природных процессов и хозяйственной деятельности на состояние земель. Землепользование происходит в рамках природно-хозяйственных систем. Различными авторами были выдвинуты разные термины: природно-хозяйственный комплекс, антропогенно-территори­альный комплекс, природно-антропогенная система, геотехниче­ская система и др. Наиболее широкое распространение к на­стоящему времени получила концепция агроландшафта, поло­же­ния которой были разработаны Г.И. Швебсом, Ф.М. Мильковым, М.И. Лопыревым и др.

По нашему мнению, одним из перспективных направлений является административно-бассейновый подход. С одной сто­роны в настоящее время большинство практических задач управ­ления земельными ресурсами решаются в рамках администра­тивных единиц. Это связано с организацией органов власти и управления по принципу административно-террито-риального деления. Однако административно-территори-альный подход не может использоваться для осуществления управлением природно-хозяйст-венными системами, поскольку он не позволяет учитывать особенности природных компонентов системы и изменение их состояния при антропогенном воздействии. Глав­ная цель при природопользовании - выбрать принимаемое реше­ние таким образом, чтобы последствия его исполнения имели минимальный ущерб для природы и максимальную выгоду для экономики и общества.

С географических позиций управление природно-хозяйст­венными системами должно быть основано на более рациональ­ном делении территории на геосистемы. При этом к последним предъявляются ряд требований:

• Ограниченность в пространстве и четкость выделения границ.

• Целостность и иерархичность внутренней структуры, ее устой­чивость, относительная внутренняя однородность.

• Реакция на внешнее воздействие.

• Наличие взаимосвязей природных и хозяйственных компонен­тов в пределах территориальной единицы, обуславливающих возможность комплексного подхода к земельным ресурсам.

На наш взгляд данным критериям отвечает бассейн реки, который к настоящему времени уже нашел широкое применение в географических исследованиях. Бассейновая концепция широко разработана в трудах Р. Хортона, А. Стралера, А.А. Вирского, Л.М. Корытного, Ю.Г. Симонова, Н.И. Маккавеева, Р.С. Чалова, В.М. Смольянинова, В.И. Шмыкова и др.

Для целей землеустройства понятие речного бассейна было конкретизировано А.Я. Немыкиным [97]:

Речной бассейн – это участок земной поверхности, включая дренируемую часть почв и грунтов, в пределах которого движе­ние вещественно-энерго-информационных потоков, формирую­щих бассейн как единую природно-антропогенную систему, за­кономерно происходит от водоразделов к речной долине.

Административно-бассейновый подход кроме этого преду­сматривает сближение естественных и административных границ за счет формирования иерархической структуры взаимосвязан­ных административно-территориальных и природных единиц (см. рис. 19).

Рис. 19. Иерархическая система территориальных единиц УЗР [123].

Таким образом, основываясь на опыте отечественных и зарубежных ученых, можно привести следующие аргументы в пользу применения административно-бассейнового подхода для целей управления качеством земельных ресурсов:

• речной бассейн ограничен водоразделами и имеет достаточно четкие природные границы;

• возможно деление главного водосборного бассейна на более мелкие, что позволяет переходить на различные территориаль­ные уровни управления;

• в рамках структуры бассейна организуются потоки вещества, энергии и информации и формируются геосистемные взаимо­связи, моделирование которых позволит прогнозировать результаты хозяйственной деятельности человека и разрабаты­вать рекомендации по рациональному природопользованию;

• в пределах бассейна можно исследовать геохимию и геоморфо­логию территории, формирование овражно-балочной сети, структуру почвенного и растительного покрова и генезис почв, интенсивность их ветровой и водной эрозии; осуществ­лять все типы экологического мониторинга;

• к структуре бассейна приурочены системы расселения и приро­допользования; обусловленность землепользования строением водосбора имеет важное значение для определения зон ведения сельскохозяйственной деятельности и борьбы с деградацией земель;

• все техногенные источники загрязнения среды локализуются, в основном, вдоль осей водосборных бассейнов - водотоков, которые характеризуется однонаправленностью основных потоков вещества. Практически все загрязнители, поступаю­щие в атмосферу или почву, в конечном счете, попадают в водотоки и перемещаются к его устью или же накапливаются в бессточных бассейнах. Рельеф речного бассейна определяет направление и скорость распространения атмосферных загрязнителей;

• в органах власти и управления, научно-исследовательских организациях и т.п. накоплен большой объем эмпирического материала, анализ которого возможен в рамках бассейнового подхода.