Агроландшафт как фактор устойчивости землепользования

Лекция № 1

 

1.Теоретические основы агроландшафтоведения.

2. Понятие, структура и функции ландшафта и агроландшафта.

 

Вопрос 1

Сельскохозяйственное производство на современном этапе непрерывно расширяется. Увеличивается хозяйственное использование территории. В связи с этим происходит антропогенное преобразование естественных ландшафтов. Усиливается экологическая напряженность в экосистемах. Таким образом, экологически ориентированное производство становится неотъемлемой частью развития адаптивного земледелия.

Агроландшафтоведение - это отрасль знаний, которая изучает процессы эволюции, функционирования и генезиса агроэкосистем, а также территориальную организацию антропогенных ландшафтов с целью их устойчивого развития.

Очевидно, что в основе формирования концепции современного агро-ландшафтоведения лежит синтез знаний в области землеустройства, земледелия, агроэкологии, почвоведения, географического ландшафтоведения, блока социологических и других наук.

В современной агроэкологии до сих пор ведутся дискуссии о сущности агроландшафта. В связи с большим количеством подходов к способам трансформации естественных ландшафтов, о необратимости изменений, которые происходят в природно-территориальных комплексах (ПТК) под воздействием хозяйственной деятельности. Определение агроландшафта, предложенное проф. М.И. Лопыревым, отражает эколого-ландшафтный подход в современных системах земледелия. Агроландшафт - это земельный массив, состоящий из комплекса взаимодействующих природных компонентов, элементов системы земледелия и организации территории с относительно автономными водными, тепловыми и другими режимами с признаками единой экологической системы.

На современном этапе землеустройства необходимо для сохранения и восстановления плодородия почв необходимо конструировать агросреды, максимально имитирующие природные ландшафты, соблюдая принципы природно-антропогенной сбалансированности ресурсов и охраны окружающей среды.

Следует видеть различие между понятием «агроландшафт» и географическим понятием «ландшафт». Оно заключается в том, что географическое понятие «ландшафт» ограничивается главным образом природными его компонентами: геологическое строение, рельеф, климат, почвы, воды, растительность и живой мир. Тогда как в понятие «агроландшафт» кроме природных компонентов включается и часть элементов системы земледелия, которые играют большую роль в формировании агросред (земельные угодья, севообороты, поля и рабочие участки, лесные насаждения и др.).

Среди методов агроландшафтоведения можно выделить следующие:

1. сравнительно-статистический метод;

2. Метод экспериментально-полевых наблюдений;

3. Метод «Эмпирических обобщений»

4. Картографический метод;

5. Метод графического проектирования;

6. Метод дистанционного зондирования.

 

Предметом исследования агроландшафтоведения являются природно-территориальные комплексы (ПТК). Природно-территориальный комплекс – сочетание природных компонентов, образующих целую систему различных уровней от географической оболочки до фаций; обычно ПТК включает участок земной коры с присущим ему рельефом, поверхностными и подземными водами, приземный слой атмосферы, почвы, сообщества организмов. Под природными географическими компонентами понимаются массы твердой земной коры, массы гидросферы (скопления подземных и поверхностных вод), воздушные массы атмосферы, биота, почва. К особым самостоятельным компонентам относятся рельеф и климат, так как играют важную роль в формировании и функционировании ПТК.

Агроландшафтоведение решает следующие задачи:

· Снижение эрозии почв;

· Уменьшение интенсивности влияния погодных условий, сокращение интенсивности влияния засухи;

· Создание условий для стабилизации и восстановления плодородия почв;

· Создание устойчивых агроэкосистем;

· Обеспечение биологизации земледелия и повышение его экономического потенциала.

 

Вопрос 2

Большинство современных ландшафтов как природно-территориальных комплексов в той или иной степени уже изменены человеком и состоят из двух частей - естественной и хозяйственной. Эти части складываются из отдельных небольших лесов, кустарников, участков пашни, сенокосов и других угодий, образующих характерную мозаику и находящихся между собой в тех или иных взаимосвязях. Чем точнее земледелие и экономика землепользования и землевладения приспособлены к пространственным различиям ландшафта и чем больше принимаются во внимание его естественные качества, тем надежнее будут обеспечены постоянное повышение эффективности производства и соблюдение экологических условий. При этом необходимо учитывать, что в ходе человеческой деятельности для агроландшафтов характерна перестройка биологического и геохимического круговоротов, водно-теплового баланса, особенностей процессов почвообразования, численности и видов живых организмов, а все изменения в них происходят гораздо быстрее, чем в нетронутой природе. Это заставляет особенно внимательно следить за теми неблагоприятными изменениями, которые могут быстро достичь катастрофических величин.

Ландшафт при изменении его человеком обычно упрощается как биологическая система. Возникают монокультурные однообразные агрохозяйственные ландшафты, их производительность и устойчивость ниже, чем у естественных, увеличивается их уязвимость к внешним воздействиям. Их неустойчивость усугубляется

тем, что ежегодно с урожаем отчуждаются 40-80 % продукции, которая обычно полностью перерабатывается в природных системах, т.е. ландшафт постоянно истощается. Но для хозяйственного использования однообразные агроландшафты более удобны, поэтому сохраняется тенденция расширения площадей таких высококультурных, но неустойчивых ландшафтов. Крайне необходимо сохранять имеющиеся экологически ценные естественные участки агроландшафтов (леса, кустарники, участки с естественным травостоем) в нетронутом состоянии и создавать новые биоценозы (сообщества живых организмов). Это даст возможность создать устойчивые агроландшафты, пригодные для жизни зверей и птиц, и одновременно повысить продуктивность освоенных человеком территорий. Таким образом, рациональное сочетание рабочих участков и полей севооборотов и естественных природных участков - один из важнейших факторов оптимизации ландшафтов.

Агроландшафты формируются в ходе освоения проектов землеустройства. В процессе организации территории и использования земель создается система участков границ угодий (экотонов), которые представляют собой особые полосы местности, где обычно увеличивается число видов и плотность популяций (так называемый эффект опушки).

Система естественных и искусственных границ оказывает влияние на антропогенные ландшафты (сельскохозяйственные поля). Изменяется мезо - и микроклимат (уменьшается скорость ветра, увеличивается влажность почвы и воздуха, сглаживается суточный ход температуры воздуха и т.д.), меняется также водный режим (распределение осадков и их стока, отложение снега и т.д.). В результате возникают новые экологические связи и ниши для видов, важных для биологических методов борьбы с вредителями.

Лекция 2

На современном этапе не удается выполнить важнейшего экологического требования – приведения темпов эксплуатации природных систем в равенство с интенсивностью самовосстановления этих систем. Природный ресурсный потенциал должен быть равен или больше уровня изъятия ресурсов и темпов изменения жизненной среды. Однако прогрессирующая деградация ресурсов говорит об обратном. Антропогенные возмущения в биосфере выше ее способности к саморегуляции (Н.Ф. Реймерс, 1990).

Для решения этой проблемы необходимо применять и использовать ландшафтно-экологический метод. Отсюда агроландшафт как механизм формирования устойчивого землепользования имеет следующие функции (табл. 1.)

Таблица 1. Функции агроландшафтов и мероприятия по их реализа-ции

Функции	Мероприятия
Производственные: а) формирование условий устойчивого земледелия; б) производство с.-х. продукции.	Выход на ландшафтное землеустройство и земледелие с учетом экологических особенностей каждого хозяйства, подбор сельскохозяйственных культур и их сочетания в севооборотах, мониторинг земель, средостабилизирующие агротехнологии; Посадка лесных насаждений, отвод земель под леса, луга, территорий под заказники и заповедники, залужение, почвозащитные севообороты, экологические ниши.
Территориальные: а) создание условий существования растительности и животных; б) предопределение соотношения земельных угодий; в) осуществление производственно-экологического зонирования территории; г) создание условий для высокопроизводительного использования с.-х. машин и механизмов, снижение транспортных затрат, обеспечение связи.	Расчет коэффициентов экологической стабильности путем сопоставления площадей различных угодий с учетом положительных и отрицательных воздействий на природную среду; Составление карты категорий эрозионно-опасных земель. Выделение типов агроландшафтов для конструирования устойчивых систем земледелия; Трансформация угодий, совершенствование и формирование новых базисных рубежей для обработки почвы, рациональное территориальное размещение севооборотов в системе земледелия хозяйств, учет целесообразности перераспределения земель при реформировании сельскохозяйственных предприятий; Формирование агроэкосистем.
Метеорологические: а) регулирование водного и температурного режимов почвы; б) регулирование водного и температурного режимов воздуха; в) аккумуляция солнечной энергии и радиации; г) предупреждение природных аномалий (суховеев, пыльных бурь, заморозков)	Проектирование прудов, посадка всех видов лесных полос, гидромелиорация (создание стокорегулирующих водозадерживающих валов); Расчет коэффициента увлажнения. Комплекс мелиораций. Расчет суммы активных t° территорий; ФАР=0.43S + 0.57Д. Почвозащитные лесомелиоративные мероприятия.
Биологические: а) воспроизводство биопродуктивности угодий; б) гумусообразование; в) энтомологическая саморегуляция.	Улучшение пищевого, водного и теплового режимов путем внедрения комплекса мероприятий, создание условий для энтомологической саморегуляции, расширение площади многолетних и бобовых трав, консервация и залужение пашни, система удобрений, адаптивные сорта.
Физико-химические: а) влияние на физическое состояние почвы (структуру, плотность, водопроницаемость и др.); б) влияние на режим питания растений; в) влияние на химические свойства почвы.	Минимализация системы обработки, применение бесплужной обработки и др.; улучшение структуры почвы путем освоения полного комплекса агромероприятий: повышение органического вещества в почвах системой агромероприятий.

 

Агроландшафт как фактор устойчивости землепользования

Большинство современных ландшафтов как природно-территориальных комплексов в той или иной степени уже изменены человеком и состоят из двух частей – естественной и хозяйственной. Эти части складываются из отдельных небольших участков пашни, сенокосов, лесов, кустарников и других угодий, образующих характерную мозаику и находящихся между собой в тех или иных взаимосвязях. Чем выше культура земледелия, экономика землепользования и землевладения и чем лучше они приспособлены к пространственным различиям ландшафта, тем надежнее будет обеспечено повышение эффективности производства и соблюдение экологических требований.

При этом необходимо учитывать, что в ходе человеческой деятельности для агроландшафтов характерна перестройка биологического и геохимического круговоротов, водно-теплового баланса, особенностей процессов почвообразования, численности и видов живых организмов, а все изменения в них происходят гораздо быстрее, чем в естественной природе.

Крайне необходимо сохранить имеющиеся экологически ценные естественные участки агроландшафтов (леса, кустарники, участки с естественным травостоем) в естественном состоянии и создавать новые биоценозы (сообщества живых организмов).

Таким образом, рациональное сочетание рабочих участков (агрофаций), полей севооборотов и естественных природных участков – один из важнейших факторов оптимизации ландшафтов. С экологической и природоохранной точки зрения нецелесообразно чрезмерное укрупнение контуров угодий, а с экономической и технологической – невыгодно наличие мелких контуров. Поэтому необходимо создавать экологическое разнообразие местности с помощью формирования границ различной длины, приходящихся на 1 га территории с учетом природных факторов.

Современные агроландшафты должны отвечать следующим основным требованиям: быть долговечными, не нарушать уже существующих равновесных экологических систем и способствовать их стабилизации, обеспечивать общий экологический баланс территории и рациональное использование земель и атмосферных осадков, восстанавливаться в процессе хозяйственной деятельности и не требовать при этом больших эксплуатационных расходов.

Всякий ландшафт характеризуется относительной территориальной замкнутостью и наличием в нем трех зон: связывания и трансформации энергии и вещества (пашня, лес, луг), транзита (временный и постоянный водный источник), концентрации и аккумуляции (пойма, озеро, болото). Степень "перекрытия" и взаимодействия этих зон определяется структурой и конструкцией агроландшафта.

В результате хозяйственной деятельности и структура, и конструкция агроландшафтов нарушаются. Наблюдаются сдвиги в цикличности зональных метеорологических и вегетационных периодов, нарушаются энергетические обменные процессы, снижается плодородие почв, дисбалансируются пищевой, водный и тепловой режимы. Например, в первой зоне часто отсутствуют луга, а имеющиеся лесополосы не выполняют необходимой природоохранной роли.

На сегодня одна из главных задач землеустройства заключается в создании оптимальных агроландшафтов на основе их биологизации и восстановлении их функций как саморегулирующихся и самовоспроизводящихся систем. Это приведет к созданию экологически стабильных систем земледелия, прекращению и приостановлению процессов их разрушения.

Нашей задачей является обосновать подход к конструированию оптимальных моделей агроландшафтов (в которых определенное долевое сочетание леса – луга – воды – пашни), обеспечивающих высокую степень биопродуктивности и почвоводоохранной надежности.

При ландшафтном подходе к землеустройству узловое значение приобретает категория единиц, названных ландшафтно-технологическими контурами. При идеальных условиях их объединяют в землеустроительном проекте в агроландшафтный контур (рабочий участок землепользования) или агроландшафтный массив (поле севооборота). Границы агроландшафтных контуров – наиболее подходящие места для линейных видов производственных (дороги, линии передач и др.) и природоохранных (лесные полосы, водорегулирующие канавы и др.) инфраструктур.

Уже многие годы остается недостаточно обоснованным, но очень важным вопрос об оптимальном соотношении (структуры) угодий. Эта задача, поставленная 120 лет назад В.В. Докучаевым, пока не нашла своего полного научного решения. Следует иметь в виду, что чем сложнее организация территории, тем больше внимания необходимо уделять формированию агроландшафта как целостной территориально-технологической системы. Этот этап работы в сочетании с вопросами о соотношении естественных и искусственных угодий вообще невыполним без наличия ландшафтной и агроландшафтной карт, карты экологического зонирования исследуемой территории, квалифицированного агроландшафтного и экологического анализа, с помощью которого можно оценивать инженерную обоснованность землеустроительных и мелиоративных конструкций, а также систему производственной и природоохранной инфраструктуры. Данный подход в ландшафтном земледелии должен базироваться на законах ландшафтной экологии и стать основой социально-экологического обустройства территории.

 

Лекция № 3

Законы, правила и принципы экологии, используемые при формировании

агроландшафтов

1. Экологические законы функционирования агроландшафтов.

2. Использование экологических законов при совершенствовании землеустройства и систем земледелия. Экологические концепции.

 

1 вопрос

Закон сохранения вещества (массы) и Закон сохранения энергии:

Любые физические, химические или иные изменения не приводят к исчезновению вещества или получению его из ничего. Любая преобразовательная деятельность человека лишь позволяет перевести вещество из одного состояния в другое, но ничто не исчезает бесследно. С точки зрения природопользования необходимо усвоить, что любой процесс будет создавать отходы, которые также являются частью преобразовательного природного вещества.

Второй из этих законов устанавливает, что любые превращения энергии не позволяют получить её больше, чем было затрачено изначально, то есть любой материальный объект на Земле при любых физических, химических или иных изменениях может лишь превратить энергию из одного вида в другой, но не добиваться её возникновения или исчезновения.

Закон внутреннего динамического равновесия:

Н.Ф. Реймерс описал этот закон; устанавливающий, что энергия, вещество, информация и динамическое качество отдельных природных систем, включая экосистемы и биосферу в целом и их иерархии, взаимосвязаны и любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально структурные количественные и качественные перемены всех других показателей, сохраняя общую сумму качеств систем.

Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных естественных систем и их иерархии очень тесно связанные между собою, так что любое изменение одного из показателей неминуемое приводит к функционально-структурным изменениям других, но при этом сохраняются общие качества системы – энергетические, информационные и динамические.

 

Следствия действия этого закона обнаруживаются в том, что после любых изменений элементов естественной среды (вещественного состава, энергии, информации, скорости естественных процессов и т.п.) обязательно развиваются цепные реакции, которые стараются нейтрализовать эти изменения. Следует отметить, что незначительное изменение одного показателя может послужить причиной сильных отклонений в других и в всей экосистеме.

Изменения в больших экосистемах могут иметь необратимый характер, а любые локальные преобразования природы вызовут в биосфере планеты (то есть в глобальном масштабе) и в ее наибольших подразделах реакции ответа, которые предопределяют относительную неизменность эколого-экономического потенциала. Искусственное возрастание эколого-экономического потенциала ограниченное термодинамической стойкостью естественных систем.