Методика оценки эколого-мелиоративной устойчивости агроландшафтов

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭКОЛОГО-МЕЛИОРАТИВНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ АГРОЛАНДШАФТОВ

Многообразие окружающего нас мира требует комплексного изучения фундаментальных понятий о природной среде, которая представляет собой единую организованную систему (ландшафт, геосистема), состоящую из ряда взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов (приземный слой атмосферы, биота, почва, подземные и поверхностные воды). К сожалению, долгое время этот очевидный факт при решении вопросов природопользования практически не принимался во внимание. В связи с этим, общим недостатком проблем природопользования, в том числе и в сфере мелиорации сельскохозяйственных земель, является их некомплексное решение. Улучшение определенных компонентов природных систем (почвы, биологические и водные ресурсы и другие) и тем более отдельных факторов (водный, солевой и другие балансы), как показала практика, было совершенно недостаточно для решения проблемы рационального использования природных ресурсов и оптимизации ландшафтов при мелиорации сельскохозяйственных земель. При обосновании различных видов мелиорации природную систему не рассматривали как целостную систему, состоящую из ряда взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов, поэтому из поля зрения выпадали основные свойства ландшафтов и их изменение в процессе деятельности (открытость, структура, целостность, функционирование и другие), а, следовательно, и причинно-следственные связи (причина — процесс — следствие). В связи с этим, планируемые мероприятия предусматривали по существу не на ликвидацию причин, а борьбу со следствиями, что во многих случаях только ухудшало ситуацию [1; 2].

Таким образом, при создании агроландшафтов необходимо рассматривать природную систему как единое целое, оценивая изменение основных свойств этих систем при техногенном воздействии и установлении причинно-следственных связей. При этом для длительного стабильного существования агроландшафтов в составе природной системы, необходимо оптимальное соотношение, по крайней мере, трех ее параметров: степени устойчивости, открытости и биоразнообразия.

Под устойчивостью природной системы, понимают способность к самосохранению и саморегулированию в пределах, не превышающих определенных критических величин (допустимых пределов изменений), то есть речь идет о способности ландшафтов сохранить свою функцию, равновесие и структуру в пространственно-временном масштабе при внешних и внутренних воздействиях [2].

При оценке устойчивости ландшафтов и в целом природной системы, нахождение оптимального сочетания угодий рассматривается как комплексная задача, решение которой должна основываться на количественном описании взаимосвязанных природных процессов, антропогенных воздействий и оптимизироваться с учетом социально-экономических и природосохраняющих показателей, которые характеризуются показателем изменчивости.

Изменчивость — способность элементов природной системы переходить из одного состояния в другое под влиянием внешних сил или факторов саморазвития. По глубине трансформации систем различают изменения в ходе функционирования, динамики и развития, то есть [2]:

функционирование — это совокупность процессов передачи и превращения вещества и энергии, поддерживающие систему в определенном состоянии;

динамика — это обратимое изменение, которое происходит в рамках структуры системы;

развитие или эволюция — это необратимые изменения систем с коренной перестройкой структуры и формирования новых ландшафтов, что связано как с внешними воздействиями (природными и антропогенными), так и с внутренним саморазвитием.

Для оценки динамики системы, характеризующих их стабильность, достаточно использовать показатель, который учитывает структуру биотических и абиотических элементов ландшафтов, их экологическую значимость [2]:

.

где — площади биотических и абиотических элементов, входящих в состав ландшафта, в долях от общей площади системы; - относительная экологическая значимость отдельного элемента; - коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа.

Коэффициент, характеризующий роль биотических элементов в формировании экологической стабильности ландшафта, определяющийся в зависимости от типа и продуктивности растительного покрова, физико-химических, биологических свойств почв как биохимических барьеров, установлен И. П. Айдаровым [3] .

В первом приближении можно использовать такие обобщенные показатели, как коэффициент экологической устойчивости или стабильности техноприродных или квазиприродных систем В. А. Баранова [2] и уровень эколого-геохимической устойчивости М. А. Глазовской [2]. При этом коэффициент экологической устойчивости (стабильности) (), учитывающий структуру биотических и абиотических элементов ландшафтов, их экологическую значимость, определяется по формуле:

.

где — площадь природных и техноприродных систем (водосбора); - площадь — го угодья; - коэффициент стабильности; - коэффициент, учитывающий геолого-морфологическую устойчивость рельефа, зависит от площади оврагов, крутых склонов, оползней, незакрепленных песков и т. п., они изменяются от 1.0 для стабильного рельефа, до 0.70 — для нестабильного.

Для реализации такого подхода выполняют группировку орошаемых земель с учетом биологической продуктивности, существенно различающихся по эффективному плодородию, то есть можно разделить их на три категории с учетом качественного их состояния [4−6]:

• — легкодоступные ресурсы природных систем — высокопродуктивные (доходные) агроландшафты, не требующие сложных гидромелиоративных мероприятий для регулирования основных факторов жизни почвы и растений соответственно их эволюционным требованиям;
• — среднедоступные ресурсы природных систем — с допустимой продуктивностью, требующие гидромелиоративных мероприятий для регулирования основных факторов жизни почвы и растений соответственно их эволюционным требованиям;
• — труднодоступные ресурсы природных систем — низкопродуктивные (нерентабельные при орошении), требующие сложных гидромелиоративных мероприятий для регулирования основных факторов жизни почвы и растений соответственно их эволюционным требованиям.

В зависимости от уровня экономико-экологической эффективности использования водно-земельных ресурсов можно оценить экономическую и экологическую устойчивость развития, размещения производительных сил и соответствующие им мощности природно-техногенных систем водохозяйственных зон бассейна рек или агроклиматических зон:

;

.

где, , — доля участия легко-, среднеи труднодоступных ресурсов агроландшафтных систем. При этом коэффициент экономической устойчивости природной системы речных бассейнов зависит от площади орошаемых земель () и их качественной (), экологической продуктивности агроландшафтов () и качественного состояния речных вод (), то есть является функцией.

.

При этом классификация засоленных почв позволяет правильно наметить методы оценки качественного состояния агроландшафтов (таблица 1).

Таблица 1 — Классификации агроландшафтов по степени продуктивности на основе плотного остатка (на основе Н. И. Базилевич, Е.И. Панковой)

Содержание солей в почвенном слое определяется по формуле:

.

где — мощность расчетного слоя, м; - объемная масса почвы, т/м3; - содержание солей в почве, в % от веса сухой почвы.

Количественные значения почвенного раствора на засоленных почвах можно определить по формуле:

.

где — влажность почвы соответствующей наименьшей влагоемкости, в % от веса сухой почвы.

Ожидаемые продуктивности сельскохозяйственных культур () по степени остаточного засоления почвы или почвенного раствора определяется по формуле [5]:

.

где — содержание почвенного раствора в почвах агроландшафтов, г/л.; - допустимое содержание почвенного раствора обеспечивающее максимально-возможную продуктивность сельскохозяйственных культур ().

Влияния минерализации речных вод на продуктивность агроландшафтов определяется по формуле:

;

.

где — минерализация речных вод. г/л; - допустимая минерализация речных вод, обеспечивающая максимально-возможную продуктивность сельскохозяйственных культур (); - качественный показатель, характеризующий влияние качества воды на продуктивность агроландшафтов. экологический минерализация вода агроландшафт Для оценки суммарного (общего) влияния перечисленных выше факторов загрязнения окружающей среды агроландшафтов и эколого-мелиоративной устойчивости () целесообразно использовать среднегеометрическое значение их признаков:

.

где, , — продуктивности легко-, средне — и труднодуступных агроландшафтов.

Для оценки степени экологической опасности агроландшафтов нами разработана математическая модель, которая учитывает толерантность природной системы и имеет следующий вид:

.

где — интегральный показатель степени экологической опасности ландшафтов; - максимально возможная эколого-мелиоративная устойчивость агроландшафтов.

На основе разработанных методологических подходов оценки степени экологической опасности и устойчивости ландшафтов и многолетних информационно-аналитических материалов по почвенно-мелиоративному кадастру агроландшафтов в низовьях реки Сырдарьи, выполнен демонстративный прогнозный расчет в пространственно-временном масштабе, который характеризует изменение эколого-мелиоративного состояния в результате антропогенной деятельности (таблица 2).

Как видно из таблицы 2, темпы роста орошаемых земель и увеличения техногенных нагрузок агроландшафтов, способствовали повышению экологической опасности и снижению их эколого-мелиративной устойчивости, что позволяют констатировать, что проведенные нами агротехнические и гидротехнические мероприятия не смогли обеспечить создания высокопродуктивной и экологической безопасной природно-технической системы.

Таким образом, при обосновании структуры ландшафтов (состава и соотношения различных биотических элементов) необходимо учитывать с одной стороны требования сохранения экологической стабильности ландшафтов и минимизации негативного воздействия хозяйственной деятельности на биоразнообразие, почвенные, биологические и водные ресурсы, с другой — необходимость производства сельскохозяйственной или иной продукции.

В основу разработки методологии оценки устойчивости ландшафтов нами положены идеи и методы геосистемного подхода, позволяющего описать, систематизировать и понять совокупность природных процессов с учетом конкретной хозяйственной деятельности. При этом хозяйственная деятельность направлена на обеспечение воспроизводства возобновляемых природных ресурсов и, в первую очередь, на сохранение природного плодородия почв, биоразнообразия и продуктивности биоты, являющихся основой существования природных ландшафтов, и создание экологически устойчивых и экономически эффективных агроландшафтов.

Такая постановка проблемы предусматривает согласование требований социально-экономического развития и требований природной среды рассматриваемой территории. Это обуславливает необходимость рассмотрения, с одной стороны, природных ландшафтов, состоящих из ряда взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов (атмосфера, биота, почвы, поверхностные и подземные воды), с другой — хозяйственной деятельности, включающей мелиорацию и изучения в комплексе перечисленных выше компонентов природной среды и их изменения в процессе антропогенной деятельности. При этом характеристика природной среды должна оцениваться группой ее свойств, которые являются системообразующими факторами, а их численные значения являются.

Таблица 2 — Анализ и оценка эколого-мелиоративной устойчивости и экологической опасности агроландшафтов в низовьях реки Сырдарьи

интегральными критериями, отражающими состояние отдельных компонентов ландшафта и учитывающими влияние хозяйственной деятельности.

Таким образом, предложенная система и выбор критериев оценки экологической устойчивости агроландшафтов, являются методологической основой для обоснования комплекса приоритетных мероприятий по разработке системы экологического нормирования предельно-допустимого уровня использования водно-земельных ресурсов Казахстана.

• 1. Голованов А. И., Сурикова Т. И., Сухарев Ю. И., Зимин Ф. М. Основы природообустройства.- М.: Колос, 2001. — 264 с.
• 2. Агроэкология.- М.: Колос, 2000. — 536 с.
• 3. Айдаров И. П. Перспективы развития комплексных мелиораций в России.- М., 2004.
• 4. Мустафаев Ж. С., Рябцев А. Д. Методология оценки эколого-мелиоративной устойчивости и стабильности агроландшафтов // Поиск, 2006. № 4. — С. 109−113.
• 5. Мустафаев Ж. С., Рябцев А. Д. Методология оценки экологической устойчивости природообустройства агроландшафтов // Поиск, 2006. № 4. — С. 113−118.
• 6. Мустафаев Ж. С., Рябцев А. Д., Адильбектеги Г. А., Райымбекова Б. Т. Методологические основы оценки устойчивости и стабильности агроландшафтов //Материалы Международной научно-практической конференции/ Индистурально-иннавационное развитие — основа устойчивой экономики Казахстана.- Шымкент. 2006. Том III. — С. 424−427.