9

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Московский государственный университет природообустройства"

Методы оценки изменения основных компонентов ландшафта в результате хозяйственной деятельности

В.А. Семендуев

г. Москва, Россия

Результаты исследований указывают на необходимость ретроспективного анализа состояния природных и культурных ландшафтов и долгосрочного прогноза ожидаемых последствий воздействия на них различных мелиоративных мероприятий. Предложена система интегральных показателей, с помощью которой можно не только описать изменение состояние основных компонентов ландшафта в результате развития мелиорации земель, но и обосновать комплекс мелиоративных мероприятий по обеспечению эффективного использования природных ресурсов.

The results of researches show the necessity of the retrospective analysis of condition of natural and cultural landscapes and the long-term forecast of expected consequences of influence on it of various land improvement actions. The system of integrated indicators which helps not only to describe change of condition of the basic components of a landscape as a result of land reclamation development, but also to prove a complex of land improvement actions for maintenance of an effective utilisation of natural resources, is offered.

Природообустройство существенно расширило сферу мелиорации сельскохозяйственных земель, включив в нее всю деятельность по использованию, охране и управлению природными ресурсами и системами. "Появление природообустройства, как деятельности, было подготовлено всей историей взаимодействия человека и природы и свидетельствовало о диалектическом развитии философии целостного восприятия мира, философии, которая видит решение проблемы сосуществования человека и природы в единственно правильном направлении - вне всяких границ: политических, экономических, экологических и др." [1]. Необходимо отметить, что такая постановка проблемы в наибольшей степени отвечает принципам "Sustanaible development" и требует комплексного изучения фундаментальных понятий о природной среде, которая представляет собой единую организованную систему (ландшафт), состоящую из ряда взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов (приземный слой атмосферы, растительный и животный мир, почва, подземные и поверхностные воды). К сожалению, при решении вопросов природопользования это обстоятельство практически не принималось во внимание. Улучшение отдельных компонентов природных систем (почвы, биологических и водных ресурсов и др.) и тем более отдельных факторов (водного, солевого и других балансов), как показала практика, было недостаточно для решения проблемы рационального использования природных ресурсов. Изменение одного из балансов или из компонентов ландшафта неизбежно ведет к нарушению процессов массо - и энергообмена внутри системы и изменению состояния других компонентов и природной системы в целом, о чем свидетельствует следующая зависимость [2]:

,

где - интегральный показатель оценки состояния и изменения природных систем (ландшафта) в результате хозяйственной деятельности; - число компонентов природных систем (почва, водные ресурсы, растительность, атмосферный воздух и животный мир); - норматив состояния компонента ландшафта; - весовой коэффициент, отражающий относительную роль компонента в функционировании природных систем (для почвы он равен 1; для водных ресурсов - 0,95; для растительности - 0,50; для атмосферного воздуха - 0,45; для животного мира - 0,32).

При обосновании различных видов мелиораций 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 др.), а, следовательно, и причинно-следственные связи (причина - процесс - следствие) [3]. В связи с этим, планируемые мероприятия предусматривали по существу не ликвидацию причин, а борьбу со следствиями, что во многих случаях только ухудшало экологическую ситуацию в сельском хозяйстве.

Следовательно, объектами природообустройства должны быть не отдельные элементы природной среды (приземный слой атмосферы, растительный и животный мир, почва, подземные и поверхностные воды) и даже не отдельные территории, а ландшафты, представляющие собой целостные природные системы [4].

Все это указывает на необходимость разработки системы интегральных показателей, с помощью которых можно описать состояние основных компонентов природной системы, обосновать систему мелиоративных мероприятий по обеспечению эффективного использования природных ресурсов и оценить их экономическую эффективность.

В процессе исследований использован социоприродный подход к анализу природных и хозяйственных процессов, позволяющий описать состояние основных компонентов.

Интегральные показатели должны быть [2,3]:

универсальными, что позволит с их помощью характеризовать основные свойства и состояние компонентов агроландшафта;

экологически обобщенными, что позволит передавать все свойства данного компонента, которые наиболее существенны для связи с другими компонентами;

содержательно обусловленными, что позволит отразить особенности различных природно-климатических зон;

интегральными с точки зрения экологии, экономики и управления, т.е. должны позволять оценивать агроландшафты как техно-природную систему;

ограничены в количественном плане, чтобы не применять слишком сложные модели для характеристики динамики состояния агроландшафта в условиях хозяйственной деятельности.

Одним из основных и динамичных компонентом природной среды (агроландшафта) является приземный слой атмосферного воздуха. Объясняется это тем, что циркуляция атмосферы является главным климатическим фактором, определяющим тепло - и влагообеспеченность агроландшафтов, перенос загрязняющих веществ, поступающих в результате техногенных выбросов, и ветровую эрозию (дефляцию) почв. А тепло - и влагообеспеченность, в свою очередь, определяет условия формирования теплового и водного балансов, биоразнообразие, биопродуктивность, тип зональных почв и направленность природных процессов [3].

В качестве интегрального критерия оценки изменения средообразующих факторов в результате проведения мелиорации земель можно использовать гидротермический режим, характеризующий тепло - и влагообеспеченность растений и учитывающий природно-климатические и хозяйственные условия ("индекс сухости" Будыко ) [5]:

,

где - радиационный баланс деятельной поверхности, в год; - скрытая теплота парообразования, ; - годовая величина атмосферных осадков за вычетом поверхностного стока.

Необходимо отметить, что интегральный показатель анализа и оценки состояния приземного слоя атмосферы дает представление о балансе тепла и влаги, позволяет оценить тип водного и солевого режимов почв, интенсивность биологических процессов, выявить основные факторы, лимитирующие плодородие почв, и учесть хозяйственную деятельность (орошение земель) на формирование гидротермических условий:

,

где: - индекс сухости в условиях антропогенного воздействия (при проведении мелиорации земель) , , - дополнительное количество влаги, полученное за счет применения комплекса мероприятий (например, агролесотехнических, гидротехнических), ; - альбедо поверхности в естественных и в измененных хозяйственной деятельностью условиях, %.

Учитывая то обстоятельство, что почвы являются не только компонентом природной среды, но и средством производства и объектом приложения труда, необходимо рассматривать две функции почв - экологическую и социально-экономическую [3, 6].

Экологическая функция почв определяется их природным (естественным) плодородием, то есть наличием запасов гумуса, поскольку гумус является основой всех водно-физических и физико-химических свойств почв, делающих почву мощным биогеохимическим барьером, регулирующим взаимосвязь между биологическим и геологическим круговоротами.

Социально-экономическая функция почв определяется экономическим плодородием (продуктивностью), которое зависит от применения агротехнических, агрохимических, гидротехнических и других видов мелиораций, то есть хозяйственных факторов (внесение удобрений, химических мелиорантов, регулирование теплового, водного, химического и других режимов почв) [6,7].

В основу оценки основных функций почв (экологических и экономических) положены запасы и состав гумуса (гуминовый и фульватный гумус), запасы основных элементов минерального питания (азот, фосфор, калий) и кислотно-щелочные показатели (рН и гидролитическая кислотность), а в качестве интегрального показателя оценки плодородия почвы можно использовать "индекс почвы" [2]:

где - запасы, соответственно, гуматного и фульфатного гумуса, т/га; - наличие элементов минерального питания (азот, фосфор, калий), в долях от максимального их содержания; - гидролитическая кислотность, мг-экв/100г; - коэффициент, равный 6,4 га/т; - коэффициент, равный 4 мг-экв/100г.

Роль растительности в агроландшафтах как единственного источника органического вещества и энергии для подавляющего большинства животных чрезвычайно велика. Растения синтезируют органическое вещество, используя для этого солнечную энергию, углекислый газ и минеральные вещества почвы, и являются основой экологической пирамиды, то есть существования биосферы.

Интегральными показателями, характеризующими роль растительности в формировании и функционировании природных систем (агроландшафтов), являются биоразнообразие, биопродуктивность и общие запасы органического вещества, зависящие от гидротермического режима, системы земледелия и применяемых видов мелиораций, включая мелиорацию земель [5,8].

Общие запасы биомассы (органического вещества) характеризуют биологический круговорот и существенно различаются по природно-климатическим зонам [9].

Биоразнообразие определяется соотношением интенсивно используемых земель (пашня, населенные пункты, промзоны) и общей площади агроландшафта [8, 10,11]:

,

где - интегральный показатель оценки состояния биоразнообразия растительности; - площадь интенсивно используемых земель, га; - общая площадь агроландшафта, га.

Биологическая продуктивность природных и культурных ландшафтов является соответственно ежегодный прирост биомассы (природные ландшафты) и урожайность сельскохозяйственных культур.

Интегральным показателем оценки состояния животного мира, как одного из компонентов природной среды, служит коэффициент биоразнообразия [12]:

,

где К_ж - интегральный показатель состояния животного мира (изменение коэффициента биоразнообразия); С - зональный коэффициент биоразнообразия; Б_о и Б_t - общие запасы биомассы в агроландшафтах на начало и конец расчетного периода, т/га.

Интегральными критериями для оценки состояния поверхностных и подземных вод являются лимиты водопотребления, режим и качество вод, которые определяются интенсивностью поверхностного стока, интенсивностью и направленностью водообмена между почвами и грунтовыми водами и поступлением загрязненных веществ с сельскохозяйственных угодий.

Признание обществом природообустройства основным видом хозяйственной деятельности требует оценки изменения состояния природной системы (агроландшафта) в целом и стабильности сельскохозяйственного производства.

В качестве интегрального критерия оценки состояния агроландшафта можно отнести коэффициент экологической стабильности, характеризующий способность ландшафтов сохранять свои основные свойства (целостность, функционирование и динамику) при внешних воздействиях и учитывающий структуру биотических и абиотических элементов ландшафта, их экологическую значимость [13]:

,

где К_с - коэффициент экологической устойчивости ландшафта, в долях от единицы; - площадь биотического (абиотического) элемента, входящего в состав ландшафта, в % от общей площади системы; - коэффициент, характеризующий относительную экологическую значимость биотического (абиотического) элемента (хвойные леса - 0,38; луга - 0,62; хвойные и широколиственные леса - 0,63; болота, водоемы и водотоки - 0,79; лиственные леса - 1,0; пашня - 0,14; населенные пункты - 1,0; промышленные зоны - 2,0); - коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа ( = 1 - стабильный; = 0,7 - нестабильный, например рельеф песков, склонов, оползней); - площадь рассматриваемого ландшафта. Оценку экологической стабильности ландшафтов проводят в соответствии со следующей шкалой: 0,33 - нестабильный; 0,34-0,50 - малостабильный; 0,51-0,66 - среднестабильный и > 0,66 - стабильный.

Заключение

1. Развитие комплексных мелиораций земель сельскохозяйственного назначения невозможно без оценки изменения состояния основных компонентов ландшафта в результате хозяйственной деятельности.

2. Предложена система интегральных показателей, с помощью которой можно не только описать изменение состояние основных компонентов ландшафта в результате развития мелиорации земель, но и обосновать комплекс мелиоративных мероприятий по обеспечению эффективного использования природных ресурсов.

природный ландшафт мелиоративное мероприятие

Библиографический список