Оптимизация соотношения структуры сельскохозяйственных угодий в адаптивно-ландшафтных земледелиях в Казахстане

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 631.671:631.43:556.01

ТОО «Казгипроводхоз»

ОПТИМИЗАЦИЯ СООТНОШЕНИЯ СТРУКТУРЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ В АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ ЗЕМЛЕДЕЛИЯХ В КАЗАХСТАНЕ

Мустафаев Ж.С.

Козыкеева А.Т.

Маймакова А.К.

На основе полученных результатов дается характеристика морфологической структуры агрогеосистем, основными параметрами которых являются средние значения площадей элементарных геохимических ландшафтов (ЭГЛ). Выделяются основные типы ЭГЛ:

1. Элювиальные (Э), расположенные в лесах, лесостепи, горных степях и предгорных степях, характеризующиеся нисходящим током воды и питательными веществами, баланс вещества здесь отрицательный;

2. Транзитные (Т), занимающие степь, предгорные полупустыни и полупустыни, где их отличительной особенностью является латеральный (параллельный поверхности) перенос воды и питательных веществ. Баланс вещества в таких ЭГЛ, в случае отсутствия эрозионных процессов, близок к нейтральному; геохимический ландшафт сельскохозяйственный угодье

3. Аккумулятивные (А), встречающиеся в пустыне, где основной геохимический процесс здесь - аккумуляция воды, солей и питательных веществ из грунтовых и намывных вод, баланс веществ в этих местоположениях, как правило, положительный.

При характеристике природной среды ЭГЛ с целью определения их лимитирующего воздействия на продукционный процесс культуры (экологической продуктивности ландшафтов), прежде всего, учитываются факторы, положенные в основу их агроэкологической классификации. Характеристика дается на основе оценки экологической продуктивности ландшафтов и изучение биоклиматических ресурсов. С учетом полученной информации проводят анализ производственного потенциала основных типов ЭГЛ и определяют характер распределения угодий в пределах изучаемой территории, а также наиболее вероятное направление сельскохозяйственного использования изучаемых ЭГЛ. Так, леса, лесостепь, горные степи и предгорные степи в типах агроландшафтов (Э и Э-Т) возможно отводить под пастбища, сенокосы и пашни, однако пространства элювиально-аккумулятивных (Э-А), занятые луговыми и лугово-болотными почвами рекомендуются использовать под сенокос. Транзитные (Т) местоположения в этих агрогеосистем, то есть (Э-Т) пригодны в основном под пастбищное использование, вследствие сильной закаменности почв, а транзитно-акумулятивные (Т-А) - под сенокосное, так как более влажные почвы быстро разрушаются от перевыпаса. В транзитных (Т), занимающие степь, предгорные полупустыни и полупустыни ЭГЛ могут быть использованы под пашню и пастбища, так как высокий биоклиматический потенциал позволяет создать эколого-экономические устойчивые и стабильные агроландшафты. При этом в аккумулятивных (А), занятые пустыни могут быть использованы под пашню и пастбища.

На основе сопоставления данных по площадям ЭГЛ и особенностей потенциального распределения сельскохозяйственных угодий определяют потенциальную структуру агрогеосистемы, под которой понимается соотношение максимально возможных площадей угодий, обусловленное генетическими особенностями агроландшафтов и его морфологической структурой.

«Потенциальная» структура агрогеосистемы является гипотетической конструкцией, так как предполагает полное использование территории АГС в сельскохозяйственном производстве, на ее основе можно сделать некоторые предварительные выводы о направленности использования генетически различных территорий.

При этом процесс оптимизации структуры сельскохозяйственных угодий может протекать по нескольким направлениям, дополняющим друг друга.

При проведении «ландшафтно-производственной» оптимизации исходит из параметров потенциальной структуры сельскохозяйственных угодий. При учете доли и характера расположения лесов, пашни, сенокоса, пастбища и прочих земель на территории АГС, а также специализации региона на ее основе можно получить оптимальную структуру сельскохозяйственных угодий.

В режиме «ландшафтно-экологической» оптимизации, кроме потенциальной структуры, выполняется расчет параметров «адаптивной» структуры сельскохозяйственных угодий на основе оценки экологической продуктивности от площадей угодий. Эта структура отражает только требования сельскохозяйственных культур к пространственному устройству ландшафта.

В процессе ее определения рассчитывают также парные полиномы, описывающие зависимость урожайности конкретной сельскохозяйственной культуры от параметров сельскохозяйственных угодий. Оптимальными считаются параметры, соответствующие максимальной урожайности. Точки перегиба кривой ограничивают оптимальные или критические интервалы значений параметров. В случае получения функции, близкой к линейной, определяется только общий характер зависимости урожаев от параметров угодий. При прямо пропорциональной зависимости увеличение площади угодья способствует повышению урожайности, при обратно пропорциональной - снижению.

Влияние вариабельности доли сенокосов на урожайность культур можно объяснить тем, что, с одной стороны, они оказывают благоприятное воздействие на гидрологический и термический режимы агроландшафта, способствуют накоплению гумуса в почвах, улучшению почвенной структуры, а с другой - являются источником сорняков. Оптимальная доля сенокосов не приводит к интенсивному засорению полей. Пастбища, по своему агроэкологическому воздействию близки к сенокосам, однако, в этом случае добавляется фактор выпаса. Интенсивный выпас приводит к деградации не только луговых угодий, но и всего агроландшафта, что сказывается на урожайности многих культур. Суммарная доля пастбищ и сенокосов составляет луговые угодья региона. Воздействуя на энергетику и гидрологию ландшафта, они являются источниками органического вещества, поступающего в виде навоза на поля.

Расчет параметров «адаптивной» структуры по севооборотам в модельных условиях проводится в ходе определения среднеарифметических значений параметров «адаптивной» структуры отдельных культур.

Оптимальная структура сельскохозяйственных угодий устанавливается в результате сопоставления параметров «адаптивной» и «потенциальной» структур. Сначала рассчитывается соотношение площадей пашен «адаптивной» и «потенциальной» структур, которое затем становится коэффициентом пересчета площади угодий. При условиях близких значений этих параметров, что имеет место в агроландшафтах, в лесах, лесостепи, горной степи и предгорной степной зоны, «адаптивная» структура угодий (при разработке «оптимальной») не подвергается значительной коррекции. В ландшафтных системах отношение площади «потенциальной» пашни к «адаптивной» составляет 0.8. Это значение является коэффициентом пересчета площадей всех сельскохозяйственных угодий. Изменение их не приводит к трансформации соотношения пашни, пастбища, сенокоса, леса и прочие земли.

При этом, параметры «адаптивной» структуры резко отличаются от «потенциальной», так как растения, как правило, «требуют» значительно большой доли пашни, чем позволит ландшафт. Это можно объяснить тем, что при увеличении площади пашни выше экологических норм, с одной стороны, провоцируются деградационными процессами, а с другой - возникает возможность максимально полного применения современных инновационных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, которые ведут к «затушевыванию» последствий негативных процессов. Однако дальнейшее увеличение пашни приводит к тому, что выигрыш от технологии уже не компенсирует вреда, наносимого деградационными процессами, и урожайность культур резко падает. Поэтому, ориентируясь только на «адаптивную» структуру сельскохозяйственных угодий, можно, получая хорошие урожаи, нанести существенный вред ландшафту и плодородию почв. Следует отметить, что в группе «пустынная» ТА наблюдается наибольшее соответствие между видами структур, в то время как в степных, предгорных полупустынных и полупустынных агрогеосистемах, доля пашни превышает не только ландшафтные нормативы, но и требования сельскохозяйственных культур.

Сопоставление параметров «адаптивной» и «потенциальной» структур позволяет определить экологические границы устойчивости ландшафтов к антропогенному прессу. Так, если в пределах региона доля пашни не превышает потенциального значения, а расположение ее в основном совпадает с потенциальным, можно говорить о том, что этот геокомплекс находится в состоянии устойчивого экологического равновесия. Когда доля пашни превышает потенциальную норму, но не достигает адаптивной, можно говорить о неустойчивом равновесии в агроландшафте, а при превышении значения «адаптивного» параметра в ландшафте протекают необратимые деградационные изменения.

Попытки обоснования оптимальной структуры природно-хозяйственных ландшафтов были предприняты Ю. Одумом [1], Н.Ф. Реймерсом [2], И.П. Айдаровым и В.Н. Краснощековым [3]. В качестве критерия оптимизации принимался социально-экономический эффект от сельскохозяйственного использования земель, а также экологические ущербы, связанные со снижением природного плодородия почв, уменьшение общих запасов органического вещества и биоразнообразия в агроландшафтах, режима и загрязнения водных ресурсов. Для России, по данным Н.Ф. Реймерса [2], площади пахотных земель не должны превышать: для северной и южной тайги - 0.10; для степной зоны - 0.40-0.50: для сухостепной - 0.20-0.25; для полупустынной -0.10-0.15, а по расчетам И.П. Айдарова и В.Н. Краснощекова [3], для Северного, Восточно-Сибирского и Дальневосточного регионов допустимые площади пашни составляют 10 % общей площади; для Северо-Западного, Центрального и Волго-Вятского - 20%; для Уральского, Поволжского и Западно-Сибирского - 25-30%; для Центрально-Черноземного и Северо-Кавказского - 30%.

На основе методологических подходов И.П. Айдарова и В.Н. Краснощекова [3], выполнены расчеты для обоснования оптимальной структуры природно-хозяйственных ландшафтов, что позволили в первом приближении установить допустимые площади пашни по водохозяйственным бассейнам Казахстана (таблица 1) [4].

Таблица 1. Оптимальная структура природно-хозяйственных ландшафтов по водохозяйственным бассейнам Казахстана

Таким образом, в настоящее время структуры природно-хозяйственных ландшафтов по водохозяйственным бассейнам Казахстана находится в пределах «адаптивного», что позволяет проводить целенаправленное регулирование и управление природными процессами при введении мелиорации сельскохозяйственных земель.

Литература

1. Одум Ю. Основы экологии. - М.: Мир, 1975. - 740 с.

2. Реймерс Н.Ф. Экология. Теория, законы, правила, принципы и гипотезы. - М.: Россия молодая, 1994. - 367 с.

3. Айдаров И.П., Краснощеков В.Н. Методология оценки экологической эффективности природообустройства агроландшафтов // Мелиорация и водное хозяйство. - 2005. - №5. - С. 40-47.

4. Мустафаев Ж.С., Рябцев А.Д. Адаптивно-ландшафтные мелиорации земель в Казахстане.- Тараз, 2012. - 528 с.

Размещено на Allbest.ru