УДК 631.671.631.43:556.01

 

Методологические и теоретические основы восстановления агроландшафтных экосистем

д.т.н.,профессор А.С.Сейтказиев, PhD докторант Б.Б.Успанова,  PhD докторант Л.А.Кулкаева

Таразский государственный университет им М.Х. Дулати

 

 С экологической точки зрения, современный ландшафт - это целостная система взаимосвязанных и взаимодействующих компонентов. Необходимой предпосылкой для грамотного управления процессами использования ландшафта, является разработка теоретико-методологических основ решения конкретных практических задач. При этом к вопросам первоочередной важности относится оценка устойчивости современного ландшафта и его оптимизации.

Для определения оптимальной структуры и функциональных связей отдельных агроэкосистем в соответствии с эколого-экономическим потенциалом агроландшафта следует принимать во внимание первичную биологическую продукцию, пространственно-временное распределение популяций организмов по трофическим цепям, биоразнообразие. Характеристика агроландшафтов должна содержать объективные сведения об особенностях геологического строения территории и современных геологических процессах, о рельефе и метеорологических условиях, о водном балансе, состоянии растительного и животного мира (1).

Для соответствующих практических решений представляет интерес, предложенный В.М.Фридляндом (1967) индекс антропогенной преобразованности конкретной территории (Иа.т.). который определяется по формуле:

 

                                            Иа.т = r × qm × q                      (1)

 

Где:    r -  ранг антропогенного преобразования в баллах;

            q m - площадь исследуемой территории, % от общей земельной площади;

           q - общая земельная площадь

 

Региональный же индекс антропогенной преобразованности (Иа.р) можно представить как:

                                              

                                                               n

  Иа.р = å Иа.т.                           (2)

                                                     i=1

                                                                       

при  этом                                  га.т ≥ Иа.р ≤ rа.тmax

 

Для характеристики состояния устойчивости и некоторых других аспектов ландшафтов рекомендуется применять следующие комплексные оценки:(1,2)

- Технологические оценки, определяющие степень пригодности агро-ландшафта для конкретного вида хозяйственной деятельности. здесь целесообразно учитывать природно-ресурсный потенциал и эколого-хозяйственное состояние территории, кадастровые данные о ландшафтах  экспертные и прогнозные оценки, стоимостные показатели.

- Оценки, отражающие степень понижения устойчивости агроландшафта в зависимости от различных воздействий, в том числе: биоэкологические (по степени неблагоприятных изменений биотической  компоненты и ее генофонда); демэкологические (по степени природных изменений, неблагоприятных для здоровья человека и его социального cтатуса), устанавливаемые посредством использования биоиндикационных методов, различных норм с учетом предполагаемого  конкретных территорий.(3)

- Оценки, характеризующие степень изменения агроландшафтов путем   сравнения показателей фактических или прогнозируемых состояний с   показателями нормативов как для абиотической, так и для биотической   составляющей (Госты, ПДЭН, региональные и местные нормы, индикаторы и др.

С позиции системного подхода, учитывающего особенности формирования и функционирования ландшафтов, представляются возможными следующие предпосылки оптимизации агроландшафтов.

 Во-первых, формирование и поддержание на оптимальном уровне структуры и функционирования земельных угодий, обеспечивающих необходимое разнообразие и устойчивость агроландшафта. При этом необходимо основываться на геоэкологическом мониторинге ландшафтного фонда, что позволяет объединить различные типы агроэкосистем. урочищ и фаций в гомогенные по утилитарно-экологическим функциям группы. (4)

Во-вторых, экологическая оптимизация агроландшафтов должна обеспечивать восстановление и сохранение местного генетического фонда живой природы, а также восстановление и сохранение естественных ценозов.

В-третьих, восстановление и сохранение обводненности территории, которая должна соответствовать естественному фонду данного ландшафтного образования. В этом отношении важны стабилизация и поддержание природное - обусловленного уровня поверхностных и грунтовых вод, возрождение утраченных водотоков и родников. Достаточно значимы экспертиза проводимых водохозяйственных мероприятий и функционирующих гидротехнических сооружений, установление экологических критериев регулирования и использования местного и транзитного стока поверхностных вод.(2)

В-четвертых, экологическая оптимизация агроландшафтов обеспечивается целенаправленным развитием сети охраняемых природных территорий различных рангов и статуса. При этом необходимо учитывать как ландшафтно-географические (уровни организации и перехода ландшафтов), так и биоэкологические (наличие природно-миграционных русел, транзитных коридоров, очагов выживания) предпосылки.

Рассматривая вопросы устойчивости и оптимизации ландшафтов, очень важно располагать системой количественных оценок и характеристик изучаемых процессов, в этой связи заслуживает внимания возможность оценивать степень экологической устойчивости ландшафта с помощью коэффициента экологической стабилизации (КЭСЛ), интегрирующего качественные и количественные характеристики абиотических и биотических элементов ландшафта.(4)

Согласно В.А.Баранову, первый метод оценки с помощью этого коэффициента основан на определении и сопоставлении площадей занятых различными элементами ландшафта, с учетом их положительного или отрицательного влияния на окружающую среду:

                                                      n

                                     КЭСЛ1=(åFст)/(åFнст)                          (3)

                                                                           i >1        і >1         

где: Fнст-площади, занятые стабильными элементами ландшафта -сельскохозяйственными культурами, растительными сообществами, оказывающими на него положительное влияние (леса, зеленые насаждения, естественные луга, заповедники, пахотные земли, занятые многолетними  культурами: люцерной, клевером, травосмесями);

Fнст-площади, занятые нестабильными элементами ландшафта (ежегодно  обрабатываемые пашни, земли с неустойчивым травяным покровом, склонами, площадями под застройкой и дорогами, зарастающими или  заиленными водоемами, местами добычи полезных ископаемых, другими участками, подвергающимися антропогенному опустошению).(5)

В качестве критериев  оценки влияния сельскохозяйственной деятельности на агроэкосистемы предложено использовать показатель экологичности земледелия (Кэ.з.) для расчета которого служат следующие характеристики: урожай культур (У) и их количество (n), коэффициент гумификации растительных остатков (Кг), масса вносимых органических удобрений (Мо) и коэффициент их гумификации (Ко), масса минерализации гумуса и количество пожнивных остатков (Мм.п), масса потерь гумусовых веществ за счет эрозии (Мэ.в), масса расхода гумуса на формирование урожая (Мг.у), коэффициенты, выражающие повторяемость культуры за дотацию севооборота (Кр) и доля данной культуры в севообороте (Кд). При использовании этих параметров в модели

                        n

            Кэ.з = å ((УКг + МоКо)КдКр)/(Мм.п+Мэ.в+Мг.у));           (4)

                        i=l 

 

было показано, что в результате эрозии и насыщенности севооборотов техническими культурами происходит активный расход гумуса, а низкое значение Кэ.з = 0,3 – 0,4 свидетельствует о недостаточной экологичности используемых систем земледелия. (4,5)

В качестве индикаторных показаний экологического состояния экосистем и устойчивости почв к стрессовому воздействию загрязнителей наряду с содержанием органического вещества часто используют такие величины, как размеры почвенных частиц и рН почвенного раствора, с помощью которых оценивают стрессовую емкость почвы. Интегральную характеристику реакции растений на минеральные удобрения дают показатели их агроклиматической и физиологической эффективности (АЭ и ФЭ). а также эффективности усвоения (ЭУ) питательного вещества, которого чаще называют коэффициентом использования действующего вещества удобрения. В первом случае определяют затраты питательного вещества удобрения на формирование прибавки урожая основной продукции (I); во втором - затраты дополнительного использования элемента питания в удобренном варианте на формирование урожая (II); эффективность усвоения питательных веществ растениями характеризует отношение прибавки общего выноса элементов, получаемой от применяемого удобрения, к его дозе (III).(6)

 

     

 

             АЭ = (Уу - Уб.у) / Ду ,   кг основной продукции / кг д.в (I);

            ФЭ = (Уу - Уб.у) / (By - Вб.у) кг основной продукции / кг общего выкоса (II);

 ЭУ = ((Ву-Вб.у)/Ду)∙100% (III).

 

Для характеристики пределов экологического насыщения агроэкосистемы биогенными элементами, а также определения их миграционно - аккумуляционной способности целесообразно определять состояние баланса макро - и микроэлементов в ландшафтно-геохимических структурах. В пределах агроэкосистемы рассчитывают показатель интенсивности баланса макроэлементов, который представляет собой величину возмещения выноса элементов растениями дозой удобрения. Результаты исследований показывают, что снижение этой величины до 60% свидетельствует об истощении актуального плодородия почвы. (3)

Определение экологического фактора, предложенное А.С.Мончадским, основано на периодичности изменений количественных значений фактора. Экологическим фактором является только изменяющийся элемент окружающей среды, вызывающий у организмов при своих повторных изменениях ответные приспособительные эколого-физиологические реакции, наследственно закрепляющиеся в процессе эволюции. К тому же, по Б.А.Быкову экологические факторы - это внешние и внутренние силы, определяющие направление и скорость процессов, совершающих в организмах и экосистемах.(7,8)

Изменения экологических факторов среды во времени могут быть регулярно-периодическими, меняющими силу воздействия в зависимости от времени суток, сезона года, ритма приливов и отливов в океане. Их делят на первичные и вторичные. К регулярно-первичным экологическим факторам относятся температура, освещенность, морские приливы и отливы, и некоторые другие факторы, зависящие от вращения Земли вокруг Солнца. Вторичные периодические факторы являются следствием изменений регулярно-первичных. К ним относятся: влажность воздуха, зависящая от температуры, наличие растительной пищи, зависящее от развития растений; биология «сортов-хозяев»: биотические внутривидовые влияния, связанные с годовыми циклами.(9)

Непериодические и нерегулярные изменения экологических факторов появляются внезапно, без четкой периодичности. Например, изменения погодных условий в редкие годы, явления катастрофического характера (бури, ливни, наводнения и т.д.), воздействия паразитов и другие межвидовые биотические влияния, а также все формы антропогенных воздействий.

Экологические факторы чрезвычайно разнообразны по происхождению, характеру действия на живые организмы, времени воздействия и другим особенностям. Общепринята следующая развернутая классификация экологических факторов:(9,10)

-по происхождению (космические, абиотические, биотические, природно-       антропогенные, антропогенные);

-по среде возникновения (атмосферные, водные, орографические, или геоморфологические, эдафические, физиологические, популяционные.       экосистемные, биосферные);

-по степени воздействия (летальные, экстремальные, лимитирующие,       беспокоящие, мутагенные, тератогенные);

-по времени (эволюционные, исторические, действующие)

-по характеру действия (геофизические, географические, биогенные и биотические, эволюционные).

 

 

 

Литература

1. Шумаков Б.Б., Усков А.И. Комплексная мелиорация как разновидность агропромышленного подхода к производству растениеводческой продукции //Мелиорация и водное хозяйство. – 1989 г.  № 4  42-45 с.

2. Мустафаев Ж.С. Методология оценки эколого-мелиоративной устойчивости и стабильности агроландшафтов / Мустафаев Ж.С., Рябцев А.Д.   // Пойск, 2006.-№4.- С. 109-113.

3. Мустафаев Ж.С. Методология оценки эколого-мелиоративной устойчивости природообустройства агроландшафтов /  Мустафаев Ж.С., Рябцев А.Д. // Пойск, 2006.-№4.- С. 113-118.

4. Мустафаев Ж.С. Методологические  и экологические принципы мелиорации сельскохозяйственных земель / Мустафаев Ж.С.- Тараз, 2004.- 306 с.

5. Хачатурьян В.Х. Обоснование сельскохозяйственной мелиорации с экологических позиций / Хачатурьян В.Х.  // Вестник сельскохозяйственной науки. 1990, - №5. - С. 43-48.

6. Сейтказиев А.С. Винокуров Ю.И. Мадалиева Э.Б. Экологическое обоснование улучшения засоленных земель в аридной зоне Казахстана Международн. Научн. журнал: «Мир науки, культуры, образования», ИВЭП СО РАН, № 5(12), 2008.С.25-26

7. Сейтказиев А.С. Почвенно-экологическое оценка засоленных земель Труды международн. научн. конф. «Наука и образование – ведущий фактор стратегии Казахстан -2030» (24-25 июня 2008г.) вып. 2, Караганда, С. 270-272.

8. Соловьева Е. Микробиологический способ повышения продуктивности тритикале и плодородия деградированных почв. Konferencijos «ŽMOGAUS IR GAMTOS SAUGA 2010» medžiagos išleidimą rėmė. Akademija (Kauno r.), 2010.

9. Мазур Т., Мазур З. Уравновешенное удобрение в системах сельского хозяйства. Приемы повышения плодородия почв и эффективности удобрений /Белорусская государственная сельскохозяйственная академия.-Горки, 2006. 138-142.

10. Тарасенко С.А., Дорошкевич Е.И., Тарасенко В.С. Влияние элементов экологического земледелия на урожай //Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения. Ч. 2. Международная научно-практическая конференция. –Брянск, 1999. с 444-449.