Эколого-экономическое обоснование организации использования земель в условиях радиоактивного загрязнения территории

8

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эколого-экономическое обоснование организации использования земель в условиях радиоактивного загрязнения территории

С.М. Комлева

(Поступила в редакцию 15.02.10)

Аннотация

земля загрязнение радиоактивный посевной

В статье изложены методические подходы по организации использования земель сельскохозяйственных предприятий в условиях радиоактивного загрязнения их территории. Приведено содержание экономико-математической модели оптимизации структуры земель и посевных площадей. Раскрыты особенности организации и обоснования системы севооборотов и размещения посевов возделываемых культур по рабочим участкам с учетом степени загрязнения почв радионуклидами.

Annotation

The article presents methodical approaches to the organization of agricultural firms lands usage in conditions of radioactive contamination of their territory. We have shown the content of economic-mathematical model of optimization of structure of lands and sown areas. We have shown peculiarities of organization and basing of crop rotation system and of placing cultivated crops in plots according to the degree of contamination of soil by radionuclides.

Введение

Негативным результатом аварии на Чернобыльской АЭС явилось радиоактивное загрязнение обширных территорий Республики Беларусь, в т.ч. и сельскохозяйственных предприятий. Данное обстоятельство привело к возникновению новых проблем в области использования земель, производства экологически «чистой» продукции и обеспечения безопасного проживания населения, требующих дополнительных теоретических и методических разработок. Это обстоятельство и определило тему данного исследования.

Анализ источников

В настоящее время известны и используются различные мероприятия, направленные на снижение содержания радиоактивных веществ в продукции растениеводства и животноводства, основанные на закономерностях поведения радионуклидов в почвах и звене почва-растения.

Анализ литературных источников [1, 2, 3, 4, 8, 9, 10, 12 и др.] позволяет сделать вывод об отсутствии единой точки зрения по вопросу эффективности проводимых мероприятий с целью снижения уровня радиоактивного загрязнения сельскохозяйственной продукции.

Одни авторы, в их числе Е.В. Одинцева, Э.М. Левина [10], М.Ф. Дембрицкий, Н.Н. Ивахненко, Т.П. Шапшеева [3], придают особое значение агрохимическим мероприятиям, включающим известкование, внесение минеральных и органических удобрений.

Некоторые отечественные [1, 2] и английские специалисты [12] указывают на большую результативность такого мелиоративного мероприятия, как механическое удаление очень тонкого (2-4 см) слоя почвы, концентрирующего основное количество радиоактивных элементов.

А.В. Купчиненко [8, 9] считает первостепенным обоснование структуры посевных площадей с учетом степени радиоактивного загрязнения пахотных земель.

Работы Р.Г. Ильязова [4] посвящены организации отрасли животноводства сельскохозяйственных предприятий и проблеме производства мяса и молока с концнтрацией радинуклидов в пределах допустимых республиканских норм.

В научных трудах С.К. Фирсаковой [11] изложены методические вопросы организации использования радиоактивно загрязненных луговых земель.

Однако данные разработки не позволяют сделать вывод о комплексной проработке данной проблемы с учетом сложившейся радиационной обстановки, особенно с точки зрения землеустройства.

Методы исследования

При разработке вопросов обоснования организации использования сельскохозяйственных земель в условиях радиоактивного загрязнения территории применены расчетно-вариантный и экономико-математические методы научных исследований.

Основная часть

Практика использования загрязненных радионуклидами земель показала, что совершенствование отдельных элементов сельскохозяйственного производства (применение новых сортов сельскохозяйственных культур, разработка новых технологий их возделывания и т.д.) не всегда приводит к общесистемному эффекту. Поэтому возникает необходимость объединить имеющиеся факты и установить перспективы всей системы сельскохозяйственного производства в целом. Только землеустройство, и в частности внутрихозяйственная организация использования земель и устройство их территории, дает такую возможность на базе системного анализа.

Для решения данной задачи разработана методика, включающая:

- анализ существующего использования земель и степени их радиоактивного загрязнения;

- оценку ресурсного потенциала хозяйств (земельных, материально-технических, денежных ресурсов);

- агро-, радиоэкологическое зонирование территории;

- обоснование направлений использования ресурсов в отраслях сельскохозяйственного производства с учетом природного потенциала и плотности радиоактивного загрязнения;

- обоснование специализации и установление перспектив развития производства на основе оптимизации структуры земель и посевов;

- совершенствование размещения производственных подразделений, хозяйственных центров, дорожной сети и т.д.;

- организацию земель (трансформацию, освоение, улучшение, закрепление луговых земель за скотом);

- формирование эколого-технологически однородных рабочих участков;

- оценку пригодности рабочих участков для возделывания основных сельскохозяйственных культур;

- формирование земельных массивов с однотипным использованием (группировку рабочих участков);

- разработку вариантов размещения севооборотов и их оценку;

- устройство территории сельскохозяйственных земель;

- оценку экономической и экологической эффективности организации использования земель.

Для оптимизации использования загрязненных радионуклидами земель целесообразно применение симплексного метода математического программирования, который позволяет выбрать из множества альтернативных вариантов один наилучший с точки зрения заданного критерия оптимальности и определенных ограничений на ресурсы и концентрацию радиоцезия в конечной продукции. Этот подход включает следующие составляющие: формулировка цели задачи; определение основных факторов, влияющих на решение поставленной задачи (перечень переменных, ограничений); сбор необходимых материалов для составления экономико-математической модели (нормативных, статистических, научных и т.д.); моделирование исследуемого процесса; разработка таблицы-матрицы; необходимые вычисления с проверкой их хода на примере типичных хозяйств.

Для решения поставленной задачи разработана экономико-математическая модель, в качестве критерия оптимальности целевой функции которой принят максимум хозяйственного дохода (прибыли). В ЭММ вводятся ограничения по площадям пахотных и других сельскохозяйственных земель с учетом плотности их загрязнения радионуклидами; по наличию трудовых ресурсов и общему размеру капиталовложений; по поддержанию бездефицитного баланса гумуса в почве; по агротехническим требованиям, предъявляемым к культурам и их рекомендуемому удельному весу в структуре посевных площадей; по балансу минеральных удобрений; по производству гарантированного объема товарной продукции и использованию кормов; а также по расчету объемов ежегодных производственных затрат хозяйства (без оплаты собственного труда). Важным моментом данной экономико-математической модели являются ограничения по степени радиоактивного загрязнения сельскохозяйственной продукции, в основу которых положена необходимость содержания радионуклидов в произведенных видах продукции ниже предусмотренных республиканскими допустимыми уровнями [7]. В результате ее решения определяются оптимальные площади и структура сельскохозяйственных земель и посевов возделываемых культур для каждой зоны радиоактивного загрязнения, отдельного производственного подразделения и хозяйства в целом.

Опыт производственной деятельности сельскохозяйственных организаций доказывает возможность получения дополнительной продукции со значительным снижением степени ее загрязнения радионуклидами в результате дифференцированного размещения севооборотов и культур с учетом микроклиматических, агроэкологических и радиационных особенностей территории, а также обеспечения растений лучшими предшественниками. В условиях радиоактивного загрязнения, кроме всестороннего учета агротехнических, агрохимических, технологических и других особенностей земель, необходимо принимать во внимание степень поглощения и накопления радионуклидов различными сельскохозяйственными культурами, хозяйственное их использование, технологии выращивания на территориях с разной плотностью загрязнения, требовательность к природной среде, трудоемкость и т.д.

Можно сформулировать следующие основные положения проектирования севооборотов:

- использование системного подхода, предполагающего неразрывную связь составных частей проекта и других мероприятий по организации использования загрязненных радионуклидами земель;

- наиболее полное соответствие природным, технологическим, природоохранным и радиоэкологическим условиям отдельных частей территории;

- подбор культур с учетом потенциальных возможностей хозяйства и условий радиационной обстановки;

- обеспечение высокопроизводительного использования техники, возможности экологически и экономически рационального применения адаптивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур;

- создание условий для сокращения капитальных затрат и ежегодных расходов на эксплуатацию элементов устройства территории севооборотов, транспортировку грузов, рабочей силы, холостые переезды и повороты машинно-тракторных агрегатов;

- выполнение экологических, фитосанитарных и радиоэкологических требований к размещению посевов;

- обеспечение гибкости и устойчивости севооборотов при максимально целесообразном сохранении существующих элементов организации территории;

- необходимость получения конечной продукции растениеводства с содержанием радионуклидов в пределах республиканских допустимых уровней.

Решение вопросов размещения севооборотов и посевов сельскохозяйственных культур целесообразно вести на основе специального зонирования территории землепользования с выделением зон с различной плотностью загрязнения радионуклидами. В каждой зоне формируются эколого-технологически однородные рабочие участки. В качестве исходной территориальной единицы для их проектирования принимается топографический контур. В условиях мелкой контурности они формируются из нескольких смежных или близко расположенных однородных в радиационном, почвенном и эколого-технологическом отношении отдельно обрабатываемых участков. В противном случае проектирование рабочих участков ведется путем деления крупных контуров земель с учетом необходимости соизмерения их площади с площадью посевов наиболее ценных и требовательных сельскохозяйственных культур, обладающих наименьшей способностью к поглощению радионуклидов из почвы.

Сформированные рабочие участки анализируются на предмет их агротехнической пригодности для возделывания основных сельскохозяйственных культур и радиоэкологической допустимости по содержанию радионуклидов в конечной продукции. Такая оценка выполняется по следующим факторам: почвенному плодородию, технологическим условиям, природоохранным ограничениям и радиоэкологическим ограничениям [6].

Сравнительная пригодность рабочих участков для возделывания сельскохозяйственных культур по радиоэкологическим условиям устанавливается с использованием разработанных нами оценочных шкал в зависимости от типа почв и плотности их загрязнения радиоцезием. В их основу положен расчет степени загрязнения земель, при которой содержание нуклида в продукции не превышает допустимых норм, исходя из регламентированных Республиканскими допустимыми уровнями максимальных концентраций радиоцезия в продукции растениеводства и значений коэффициента перехода Сs¹³⁷ в урожай основных культур.

В результате сравнительной оценки рабочих участков проводится их эколого-технологическая группировка с определением для каждой группы площади и возможного для возделывания состава культур с учетом рекомендаций по ведению сельскохозяйственного производства в различных зонах радиоактивного загрязнения. При подборе культур в сложившихся радиационных условиях хозяйствования используется такой защитный прием, как переспециализация отрасли растениеводства. Он основывается на видовых различиях растений в поглощении радиоизотопов из почвы, которые ярко выражены в коэффициентах пропорциональности.

Решение вопросов организации севооборотов в зависимости от степени радиоактивного загрязнения земель и местных условий предлагается выполнять по следующим направлениям:

1. Если почвенный покров землепользования сравнительно однороден с небольшим расхождением степени радиоактивного загрязнения, а выделенные группы участков имеют значительные площади, позволяющие организовать рациональные по размеру севообороты, то такие группы можно принять в качестве севооборотных массивов и разместить на них поля с чередованием культур, рекомендуемых для возделывания на этих землях в данной зоне загрязнения. Поля формируются из рабочих участков с учетом планируемых посевных площадей и структуры посевов.

2. При достаточно пестром почвенном покрове землепользования, значительных различиях в уровне содержания радионуклидов в почве и сравнительно небольших площадях выделенных групп участков задачу можно решать в следующем порядке. Ориентируясь на ведущие, наиболее ценные сельскохозяйственные культуры, имеющие наименьшие коэффициенты перехода нуклидов в урожай, подбираются рациональные схемы чередования посевов и рассчитываются площади соответствующих севооборотов. Используя данные группировки, материалы расчета среднегодового дохода и прогноза содержания радиоактивных веществ в полученной продукции, а также учитывая эффективность возделывания основных сельскохозяйственных культур, по ним подбирают рабочие участки, суммарная площадь которых равняется рассчитанному севообороту. Из выбранных рабочих участков формируются поля. В результате севооборот может быть представлен не единым земельным массивом, а мозаичным размещением полей и рабочих участков.

3. В условиях пестроты и контрастности радиационной обстановки и почвенного покрова, различий характера и состояния увлажнения, степени окультуренности земель, разнообразия форм рельефа, пространственных характеристик и т.п., а также при частых климатических аномалиях и изменениях экономических условий сельскохозяйственного производства (конъюнктура рынка, реорганизация форм хозяйствования, интенсивное освоение и улучшение земель и др.) целесообразно проектировать севообороты в границах отдельных рабочих участков с чередованием культур во времени. При этом учитывается группировка рабочих участков, результаты расчета среднегодового дохода и прогноза концентрации радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур, планируемые посевные площади, предшественники сельскохозяйственных культур и фитосанитарные требования. Размещение посевов выполняется по самой рентабельной на рынке продуктов земледелия культуре, поглощающей из почвы наименьшее количество радиоактивных веществ.

Обоснование размещения посевов сельскохозяйственных культур предусматривает оценку альтернативных решений по системе технических, экономических и радиоэкологических показателей.

В состав технических показателей можно включить: количество севооборотов, полей и рабочих участков; среднюю площадь поля и рабочего участка (Р_ср); средневзвешенное расстояние до полей севооборота (R); условную рабочую длину гона (L); рабочий уклон по севообороту (i_р); прогнозный вынос радиоцезия с урожаем (А_пр) и др.

Экономическую оценку разработанных вариантов целесообразно осуществлять по суммарному доходу.

С целью учета радиоэкологического фактора выполняется оценка рабочих участков по суммарному уровню загрязнения единицы урожая сельскохозяйственных культур по формуле [5]:

где А - суммарный среднегодовой уровень накопления радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур по севообороту, Ku/кг; A_ij - уровень накопления радионуклидов при возделывании 1 га i-й сельскохозяйственной культуры на j-м рабочем участке, Ku/кг; P_ij - площадь, занимаемая i-й культурой на j-м рабочем участке, га; t - число лет ротации севооборота или размещения посевов культуры; i - индекс видов сельскохозяйственных культур; j - индекс рабочих участков; I - множество видов сельскохозяйственных культур; J - множество рабочих участков.

Лучшим признается вариант организации севооборотов, который имеет наибольший среднегодовой доход и наименьшее содержание радиоактивных веществ в единице производимой продукции.

Предложенные методические подходы апробированы на примере сельскохозяйственных производственных кооперативов «Искра» Чериковского района и «Красная Звезда» Могилевского района.

Проведенные исследования показали возможность снижения концентрации радиоцезия в урожае сельскохозяйственных культур соответственно на 15% и 22%.

Заключение

Результаты апробации на конкретных сельскохозяйственных предприятиях позволяют сделать вывод, что предложенные методические положения дают возможность полнее учесть плотность радиоактивного загрязнения территории при организации использования сельскохозяйственных земель и получить максимальный доход при минимальной концентрации радиоцезия в конечной продукции и величине затрат на ее производство.

В условиях пестрого почвенного покрова, широкого диапазона степени радиоактивного загрязнения почв, динамичности землепользования и структуры посевов (изменяющийся спрос и предложение на продукцию растениеводства на рынке продовольствия) наиболее приемлемым является ежегодное размещение сельскохозяйственных культур по однородным эколого-технологическим рабочим участкам.

Литература

1. Богдевич, И.М. Загрязнение почв в Беларуси радионуклидами и проблемы их использования / И.М. Богдевич // Почвы, их эволюция, охрана и повышение производительной способности в современных социально-экономических условиях: материалы первого съезда Белорус. о-ва почвоведов / Белорус. науч.-исслед. ин-т почвоведения и агрохимии. Минск, 1995. С. 9-10.

2. Давыдчук, В.С. Географическая поддержка радиоэкологических исследований в зоне аварии на ЧАЭС / В.С. Давыдчук // Радиология: успехи и перспективы: материалы науч. семинара, 3-7 октября 1994 г. / Всерос. науч.-исслед. ин-т радиологии и агроэкологии. Севастополь, 1994. С. 40-41.

3. Дембрицкий, М.Ф. Изменение радиоактивности почв и растений за счет изотопа К-40 под влиянием удобрений / М.Ф. Дембрицкий, Н.Н. Ивахненко, Т.П. Шапшеева // Почвы, их эволюция, охрана и повышение производительной способности в современных социально-экономических условиях: материалы первого съезда Белорус. о-ва почвоведов / Белорус. науч.-исслед. ин-т почвоведения и агрохимии. Минск, 1995. С. 123-128.

4. Ильязов, Р.Г. Радиологические аспекты животноводства в Белоруссии после аварии на Чернобольской АЭС / Р.Г. Ильязов // Радиология: успехи и перспективы: материалы науч. семинара , 3-7 сентября 1994 г. / Рос. акад. наук. Всерос. науч.-исслед. ин-т с.-х. радиологии и агроэкологии. Севастополь, 1994. С. 18-19.

5. Колмыков, В.Ф. К обоснованию размещения посевов сельскохозяйственных культур на радиоактивно загрязненных землях / В.Ф. Колмыков, С.М. Панасенко // Тез. докл. на науч.-практ. конф. профессорско-преподавательского состава ГУЗ по итогам НИОКР за 1997 год, 13-15 апреля 1998 г. / Гос. ун-т по землеустройству. М., 1998. С. 71-72.

6. Колмыков, В.Ф. Учет радиоэкологического фактора при организации использования пахотных земель / В.Ф. Колмыков, С.М. Панасенко // Белорусское село: прошлое, настоящее, будущее: тематич. сб. материалов Междунар. науч.- производ. конф. / Белорус. с.-х. академия. Горки, 1996. Ч. 2. С. 373-376.

7. Колмыков, В.Ф. Методические вопросы оптимизации использования земель в условиях радиоактивного загрязнения территории / В.Ф. Колмыков, С.М. Комлева, О.В. Орешникова // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2008. №3. С. 113-116.

8. Купчиненко, А.В. Землеустройство в зонах загрязнения территории радионуклидами / А.В. Купчиненко // Белорусское село: прошлое, настоящее, будущее: тематич. сб. материалов Междунар. науч.-производ. конф. / Белорус. с.-х. академия. Горки, 1996. Ч. 2. С. 358-361.

9. Купчиненко, А.В. Эколого-экономические аспекты использования земель и землеустройства в районах повышенного радиоактивного загрязнения / А.В. Купчиненко // Научное обеспечение землеустроительного проектирования в условиях перестройки: сб. науч. тр. / Госуд. ун-т по землеустройству. М., 1992. С. 31-40.

10. Одинцева, Е.В. О роли калия в доступности Cs-137 в растения / Е.В. Одинцева, Э.М. Левина // Агрохимия. 1982. №4. С. 75-81.

11. Фирсакова, С.К. Луговые биоценозы как критические радиоэкологические системы и принципы ведения луговодства в условиях радиоактивного загрязнения: автореф. дис. ... д-ра биолог. наук: 03.00.01 / С.К. Фрисакова; Всесоюзный науч.-исслед. ин-т с.-х. радиологии. Обнинск, 1992. 60 с.

12. Van Porp, A. Agricultural measures to reduce radiation doses to man caused by severe nuclear accidents / A. Van Porp, R. Eleveld, M.J. Zrissel // Comm. Of the European Communities Radiation Protection. Report, Wageningen Contract. 1980. №185. 45 p.

Размещено на Allbest.ru