Анализ функционирования агроэкосистем с позиции энергетического подхода

Шуркина, Ксения Алексеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Анализ функционирования агроэкосистем с позиции энергетического подхода
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Анализ функционирования агроэкосистем с позиции энергетического подхода"

На правах рукописи

Шуркина Ксения Алексеевна

АНАЛИЗ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АГРОЭКОСИСТЕМ С ПОЗИЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОДХОДА (на примере крестьянского хозяйства «СоМер-2»)

25.00.36. - «Геоэкология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Томск 2009

00347

/ ' "

003471690

Работа выполнена в лаборатории самоорганизации геосистем Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (г. Томск)

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Поздняков Александр Васильевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Плеханов Геннадий Федорович

кандидат географических наук, Баженова Ольга Иннокентьевна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Защита состоится « 27 » мая 2009 года в 14.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.267.19 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, главный корпус ТГУ, ауд. 119.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: г. Томск, пр. Ленина, 34 а.

Автореферат разослан «АЗ » апреля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат геолого-минералогических наук /у^ Н.И. Савина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Проблема эффективности функционирования хозяйственной деятельности во все времена развития цивилизации имела большое значение. Но научно-теоретическое ее осмысление стало особенно актуальным с переходом цивилизации на промышленный, а затем и индустриальный путь развития. В этот период степень удаленности от равновесия социально-экономических систем практически достигла предельной величины. Затраты энергии на поддержание этого состояния колоссальны 4,5*Ю20 Дж/год [Акимова, Хаскин, 2006, с. 204]. Иллюзии, что человеку подвластно решение энергетической проблемы, стали разрушаться. В научной среде была осознана необходимость изучения энергетической эффективности функционирования природных, естественным образом развивающихся систем, сравнения их с социально-экономическими, с тем чтобы, с одной стороны, найти пути неистощительного природопользования, а с другой - определить возможности энергетического самообеспечения производства, в частности - аграрного. Среди ученых и практиков, занимающихся этой задачей, нет разногласий в том, что проблема относится к числу фундаментальных. Наибольший вклад в ее решение сделали ученые США, и прежде всего Г. Одум [1971, 1978, 1996 и др.], заложивший теоретические основы и на конкретных примерах показавший способы ее практической реализации. Затем исследование энергетической эффективности функционирования сельскохозяйственных предприятий - агроэкосистем (АГЭС) - вошло в число актуальных научных проблем и в России [Фельдман, Логофет, Денисенко, 1998; Миндрин, 1998, 2003 и др.].

Предлагаемая нами методология оценки эффективности функционирования агроэкосистемы на основе анализа обмена энергией в потоках между составляющими ее элементами базируется на положениях системного анализа и теории самоорганизации; она позволяет рассматривать агроэкосистемы как операционально замкнутые структуры, выходные потоки вещества, энергии и информации которых направлены на достижение оптимального уровня их затрат на производство продукции и на возобновление и восстановление природной среды.

Рассматриваемые в диссертационном исследовании подходы к энергетической оценке функционирования АГЭС и экологических систем (не измененных человеческой деятельностью) позволяют сравнивать реальную их продуктивность и количественно оценивать потенциальные производственные возможности.

Измерение затрат и результатов сельскохозяйственного производства в энергетических эквивалентах имеет исключительную значимость, поскольку оно объективно отображает действительную их стоимость и предполагает возможность достижения оптимального режима эксплуатации природных ресурсов.

Постановка задачи предполагала привлечение знаний различных наук, и прежде всего - геоэкологии, ландшафтоведения, научных направлений, связанных с сельскохозяйственным производством. В частности, нами проводился аналитический и сравнительный анализ экономических и экологических показателей функционирования агроэкосистемы, по сути представляющей сложную природно-техническую структуру.

Цель работы - рассмотреть функционирование геосистем с позиции теории операционально замкнутых систем и на этой теоретической основе провести оценку энергетической эффективности функционирования конкретной агроэкосистемы. В соответствии с целью исследования решались следующие основные задачи:

• провести теоретическое обобщение существующих подходов, методов и результатов энергетической оценки функционирования природно-антропогенных систем;

• разработать принципиальную модель функционирования агроэкосистемы как целостного самоорганизующегося организма, а также методику оценки (в энергетических единицах) потоков вещества, энергии и информации в ней;

• разработать и описать алгоритм применения предложенной методики на примере конкретного объекта исследования - крестьянского хозяйства «СоМер-2» (Карагандинская обл., Казахстан);

• разработать практические предложения по повышению эффективности функционирования агроэкосистемы.

Объект исследования. В качестве объекта исследования выступает агроэкосистема с точки зрения ее геоэкологической, экономической и энергетической эффективности функционирования (на примере конкретного объекта).

Методы исследования. В качестве основных методов исследования использовались аналитический, сравнительный, картографический, математический, статистический. Статистический и фактический материал обработан с применением компьютерных программ (Microsoft Excel), на основе полученных результатов построены графики, диаграммы, схемы.

Основные источники информации. В основу диссертационной работы положены результаты исследований, проводившихся по плановой тематике Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН: Проект № 24.1.7 «Закономерности и особенности самоорганизации геосистем и социально-экономических систем в процессе их взаимодействия»; по программе фундаментальных исследований СО РАН, проект 7.10.1.3 «Исследование современных экосистемных изменений в Сибири и связанных с ними рисков природопользования» (2007-2009 гг.).

Использованы справочные и картографические материалы, литературные источники, научные данные опубликованных исследований, диссертационных работ в области экологии и экономики. Основной объем фактического и статистического материала получен автором в процессе изучения объекта исследования, анализа бухгалтерских и текущих документов: отчетов, сводок, статистических отчетов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• впервые агроэкосистема рассматривается как самоорганизующаяся операционально замкнутая система с обратными положительными и отрицательными связями;

• на основе теоретического обобщения собственных и полученных другими исследователями данных разработан алгоритм проведения энергетической оценки эффективности функционирования агроэкосистемы;

• разработана перспективная модель функционирования агроэкосистемы, рекомендуемая для практического применения.

Теоретическая и практическая значимость работы. Работа представляется значимой как в теоретическом, так и практическом планах. Теоретическая значимость ее состоит в разработке методологической основы энергетической оценки, позволяющей выявлять и изучать механизмы взаимодействия природных и антропогенных геосистем.

Результаты исследования могут быть использованы в качестве методологической базы в дальнейшем изучении геосистем и проведения энергетического анализа, а также в образовательном процессе в вузах, специализирующихся в подготовке кадров по специальностям геоэкология, экология, агроэкология и др.

Разработаны практические рекомендации по повышению эффективности функционирования природно-технических систем.

Апробация и публикация результатов исследования. Основные положения и полученные результаты диссертационной работы доложены на следующих научных конференциях: «Студент и научно-технический про-

гресс» (Новосибирск, 2007, 2008), «Научная сессия ТУСУР-2007» (Томск, 2007), «Седьмое сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу» (Томск, 2007), «Научное совещание географов Сибири и Дальнего Востока» (Иркутск, 2007), «Изучение, моделирование и осознание (познание) дальнейшего развития планеты Земля» («Studying, Modeling and Sense Making of Planet Earth») (г. Митилини, Греция, 2008)) и др.

Результаты исследования изложены в 11 статьях, одна из которых опубликована в рецензируемом издании, а другие - в материалах российских и международных конференций.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 147 источников и 5 приложений. Общий объем работы составляет 142 страниц, включая 28 таблиц и 13 рисунков.

В первой главе «Состояние изученности проблемы функционирования геосистем» освещаются общие аспекты проблемы энергетической оценки функционирования геосистем и состояние ее изученности.

Во второй главе «Агроэкосистемы как самоорганизующиеся операционально замкнутые геоэкологические системы» описывается новый методологический подход к энергетической оценке самоорганизующихся геосистем с позиции теории операциональной замкнутости; даются основные понятия, определения, используемые в работе; приведена структура функциональных отношений в агроэкосистеме и принципы ее функционирования.

Третья глава «Энергетическая оценка функционирования агроэкосистемы СоМер-2» посвящена энергетической оценке агроэкосистемы в конкретных природных условиях.

В четвертой главе «Перспективная модель функционирования агроэкосистемы» описана разработанная нами модель и проведен анализ рентабельности внедрения дополнительных источников энергии для повышения эффективности функционирования системы.

В заключении в краткой форме изложены основные выводы и подведены итоги диссертационного исследования.

Работа выполнена в лаборатории самоорганизации геосистем Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН под руководством доктора географических наук, профессора A.B. Позднякова, в соответствии с плановой тематикой лаборатории: Проект № 24.1.7 «Закономерности и особенности самоорганизации геосистем и социально-экономических систем в процессе их взаимодействия» и Проект № 7.10.1.3 «Исследование экосистемных изменений в Сибири и связанных с ними рисков природополь-

зования» (Блок №2 «Энергетическая характеристика экосистем, установление возможных изменений их продуктивности, обусловленных потеплением климата») в рамках Программы фундаментальных исследований ИМКЭС СО РАН № 7.10.1 «Интегрированные исследования природно-климатических изменений и связанных с ними рисков природопользования в Сибири».

Автор выражает глубокую признательность за помощь и ценные замечания научному руководителю A.B. Позднякову, профессорам - Г.Ф. Плеханову, В.В. Севастьянову, A.B. Мананкову. Искренне благодарна всему коллективу лаборатории самоорганизации геосистем за рекомендации, обсуждение работы и моральную поддержку.

Основные положения, выносимые на защиту

Первое защищаемое положение - Агроэкосистемы следует рассматривать как открытые самоорганизующиеся операционально замкнутые системы, и их развитие должно осуществляться при контролируемом человеком обмене энергией, веществом и информацией.

Геосистема - особый тип природных самоорганизующихся и саморегулирующихся биокосных и социально-экономических систем, систем косной среды (различного типа геолого-геоморфологические структуры); разнообразных систем типа «человек-машина» (от часов до сложных роботизированных комплексов).

Геосистема состоит из определенного набора компонентов и элементов, количество и номенклатура которых устанавливается в процессе ее самоорганизации. Минимально необходимая совокупность элементов, образующих структуру геосистемы, определяющих ее «лицо» как целостное системное образование со своими характерными свойствами, называется инвариантом структуры функциональных отношений геосистемы (ИСФО) [Поздняков, 1998]. Это объективно существующая в природе структура. Инвариант структуры функциональных отношений включает социум, его инфраструктуру и элементы природной среды конкретной территории, характеризующейся определенной площадью (Spr) и ее экологической емкостью (У). Самоорганизующиеся системы без ИСФО существовать не могут [Поздняков, 1998 и др.; Поздняков, Шуркина, 2008]. При отсутствии хотя бы одного из составляющих ИСФО элементов система теряет устойчивость, способность к самовосстановлению, самовоспроизведению и разрушается.

Любую геосистему, включая и агроэкосистему, можно рассматривать на основе балансовых отношений в системе «вход-выход» («ресурс-потребитель», «затраты-прибыль», «жертва-хищник»).

Рисунок 1 Традиционная схема функционирования систем

Входными параметрами являются воздействия на систему из внешней среды. Выходными же служат воздействия системы на среду. Тогда сама система определяется как преобразователь входных воздействий в выходные (рис. 1).

Самоорганизующиеся системы, обменивающиеся веществом, энергией и информацией (МЕ1) со средой и другими системами, преобразующие входной поток МЕ1 в иную форму, в которых посредством обратных связей образуется замкнутый контур, являются операционально замкнутыми структурами (рис. 2).

Агрозкосистемы входят в окружающую природную среду как часть в целое. Непрерывный обмен энергией со средой позволяет всем типам геосистем поддерживать постоянство своих параметров и энтропии, которая на начальных этапах их формирования и функционирования не только не растет, но и уменьшается.

Обратная отрицательная _связь__

Поток МЕГ из средь±_^Самоорганизующаяся | Выходные

Поток MEt из техносферы '(1 система

мы

Обратная положительная связь

Рисунок 2 Операционально замкнутая самоорганизующаяся система

Особенностью таких структур является замкнутость обратными связями, представляющими собой потоки вещества, энергии и информации; роль обратной связи (положительной или отрицательной) играют и метрические характеристики систем (объем, площадь, продуктивность и пр.). Таким образом, производимая системой продукция и энергия, ее морфометрические характеристики, оказывают обратное (положительное или отрицательное) воздействие на процесс ее функционирования. Роль обратной

отрицательной связи играет экологическая емкость: по мере ее заполнения и исчерпания ресурсов прирост продуктивности геосистемы уменьшается. Роль положительной обратной связи играет производимая системой энергия, избыток которой используется для удаления системы от равновесия. Взаимодействие же положительных и отрицательных обратных связей приводят систему в состояние динамического равновесия.

Операциональная замкнутость самоорганизующихся систем с отрицательными обратными связями предполагает целенаправленное развитие к некоему спонтанно формирующемуся заданному состоянию.

Заданное состояние геосистемы - это уровень, который она по истечении некоторого установленного промежутка времени должна достичь по своим выходным характеристикам: количеству и качеству выпускаемой продукции, по структуре функциональных отношений, формам и количеству потребляемых МЕ1. Заданное состояние антропогенно культивируемых систем, функционирующих автономно, прежде всего, определяется условиями природной среды (емкостью, количеством поступающей природной энергии - солнечной радиации, плодородием почвенного слоя, собственным размером).

Направленное развитие геосистем к заданному состоянию определяется потоками энергии, вещества и информации, которые представлены двумя видами: потоки, формирующие агроэкосистемы (Г-потоки), и потоки, вызывающие их деградацию, разрушение (О-потоки).

Уравнение динамики операционально замкнутой системы представляется в следующем виде [Поздняков, 1989, 2003, 2007; Поздняков, Шуркина, 2008]:

йМ№ = Г(М, - Р(М,0, (1)

где М - выходные характеристики системы (по объему, массе, численности и пр.); V - расход МЕ1, идущий на формирование агроэкосистемы; V - емкость среды (экологическая емкость); D - расход МЕ1, потребляемый системой сателлитом У; /- время.

Слагаемое Р(М, характеризует аккумуляцию МЕ1 в системе X, сокращающееся по мере заполнения емкости V. Слагаемое й(Мл) характеризует убыль МЕ1 в системе X, обусловливаемую жизнедеятельностью сателлитов У. Таким образом, сателлит У тормозит развитие системы X и выступает в качестве обратной отрицательной связи. В левой части уравнения представлена продуктивность геосистемы, или эффективность ее функционирования в энергетических единицах, а правая

описывает количество энергии, необходимой для формирования системы, за вычетом энергии, отданной системе сателлиту.

Следовательно, рассмотрение геосистемы как самоорганизующейся системы с обратными положительными и отрицательными связями позволяет разрабатывать эффективные и рациональные способы управления потоками вещества, энергии и информации.

Второе защищаемое положение - Прогрессивное развитие агроэкосистем определяется эффективностью обмена энергией с экосистемами и между элементами в сельскохозяйственном производственном цикле.

Данное защищаемое положение рассматривалось на примере характеристики производственной деятельности крестьянского хозяйства «СоМер-2». Хозяйство, как и абсолютное большинство подобных в других регионах и странах, функционирует на традиционных, давно установившихся принципах социально-экономических отношений. Экономическая эффективность такого хозяйства оценивается рыночными отношениями на основе «спрос-предложение-цена», в конечном счете - денежной прибылью. Чем больше хозяйство выручает прибыли, тем, считается, эффективнее оно работает. Затраты энергии на производство единицы продукции в оценке эффективности производственной деятельности хозяйства учитываются лишь косвенно. Возрастание производства продукции за счет экстенсивности производства, расширения площади используемой земли, иначе - за счет увеличения экологической емкости, при таком подходе, может характеризовать хозяйство как эффективно работающее.

Краткая характеристика природных условий территории объекта исследования. Хозяйство «СоМер-2» расположено в сухих степях Центрального Казахстана, в нескольких километрах от г. Караганды. Географическое положение объекта исследования - 49,4°. с. ш. и 72,58° в. д.

Климатические условия территории довольно суровые, отмечаются резкие колебания температур как межсезонные, так и в течение суток. Среднегодовая температура воздуха +3,4°С. В холодное время года температура воздуха опускается до -30-35°С. Средняя температура января -14,0°С. Летом температура может достигать +30-+40°С. Средняя температура июля +20,5°С. По количеству выпадающих осадков междуречье относится к зоне недостаточного увлажнения. В среднем за год выпадает 320-350 мм осадков.

Преобладают ветры юго-западного направления. Годовая средняя скорость ветра составляет 5,5 м/с. Почвы представлены темно-каштановыми и

каштановыми типами, с содержанием гумуса 4,5-3,0%; они пригодны для бесполивного земледелия и пастбищного животноводства. Тем не менее, их сельскохозяйственное использование, по сравнению с аналогичными районами более теплых и увлажненных зон (например, причерноморские степи, районы Кубани), требует привлечения в несколько раз больших затрат энергии.

Главным природным бедствием сухих степей, уменьшающим плодородие почвы, является ветровая эрозия, так как большая территория Центрального Казахстана равнинная и открытая, с распространением рыхлых структурных почв или почв с легким механическим (песчаным, супесчаным) составом.

Экологическое состояние рассматриваемой территории обусловлено спецификой промышленного производства Карагандинского территориально-хозяйственного комплекса, его специализацией, связанной в основном с добычей угольных залежей и переработкой полезных ископаемых. Карагандинская область является уникальной железо-марганцевой, барит-полиметаллической, меднорудной, редкометальной и угленосной провинцией Казахстана. Кроме того, на ее территории имеются многочисленные месторождения практически всех видов строительных материалов. Значительная техногенная нагрузка на окружающую среду Караганда-Темиртауского территориально-промышленного комплекса привела к высокой степени загрязненности поверхностных вод, атмосферы и почвенно-растительного слоя, что негативно сказывается на функционировании предприятий сельскохозяйственного назначения.

Специализация агроэкосистемы. Хозяйство «СоМер-2» специализируется на воспроизводстве и выращивании племенных животных. Сопутствующим направлением его деятельности является производство мясомолочной продукции.

Занимаемая хозяйством площадь составляет 2000 га земельных угодий, и около 8 га занято инфраструктурой и административно-хозяйственными постройками.

В настоящее время управление предприятием осуществляется с ориентацией на удовлетворение потребностей рынка без учета возможностей самовосстановления производительности природной среды. Иными словами, удовлетворяются потребности лишь нынешнего поколения, потребности будущих поколений, к сожалению, не учитываются.

Принципы саморегуляции агроэкосистем. Требуемая для развития социально-экономических систем энергия (Е) складывается из затрат энер-

гии, искусственно создаваемой человеком (Е„), и энергии (EJ, производимой природой (экологическая емкость):

Е=Ет+Е„ (2)

Роль главного регулирующего фактора в развитии агроэкосистем (АГЭС) играет экологическая емкость - способность природной среды переносить антропогенные нагрузки, сохраняя свою устойчивость. При энергетической оценке экологической емкости необходимо учитывать роль каждого компонента природной среды: литосферы (геодинамические процессы), атмосферы, гидросферы, педосферы, солнечной энергии и др.

Применительно к рассматриваемому объекту проведен анализ потоков природной, антропогенной и природно-антропогенной энергии в отдельности.

Энергетическая характеристика экологической емкости (EJ. Основными оцениваемыми параметрами природной среды для данной агроэко-системы являются: солнечная энергия, поступающая на изучаемую территорию; энергетический потенциал почвенного плодородия в виде затрат энергии на поддержание плодородия почв; потенциальная энергия выпадающих осадков и площадь территории агроэкосистем ы.

Возникновение многих видов энергии и все природные процессы на Земле так или иначе происходят под влиянием солнечной энергии путем ее трансформации в другие виды. В данной работе все виды энергии оцениваются в системе СИ, единица измерения - Джоуль.

Солнечная энергия (Е$). На изучаемую территорию площадью 2000 га ежегодно поступает £'s=10,46*1016 Дж/год суммарной солнечной энергии. Она трансформируется в энергию, накапливаемую растительностью, почвой, создающую ветровые потоки и облака и др. Количество поступаемой солнечной энергии на Землю незначительно колеблется во времени и изменить его человеку неподвластно. Поток солнечной лучистой энергии, поступающий на поверхность Земли, количественно превышает потоки искусственной и природной трансформированной энергии на три и более порядков.

Энергия почвенного плодородия (Е,0ц). Накапливаемая экосистемой биомасса характеризует производительность, продуктивность, иными словами эффективность преобразования солнечной энергии.

Для того чтобы определить энергетический потенциал почвенных ресурсов следует рассчитать, сколько потребовалось бы затратить энергетических ресурсов для его восстановления. Основным органическим удобрением в натуральном хозяйстве служит перегной - перепревшие отходы жизнедеятельности животных и растений. A.C. Миндрин рассчитал, что

использование навоза в 4 раза эффективнее, чем применение минеральных удобрений, с учетом энергозатрат на их производство, перевозку и внесение в почву.

По предложенной A.C. Миндриным [2003, с. 225] формуле, нами определен энергетический вклад питательных веществ почвы в процесс производства растительной продукции, необходимый на восстановление энергетического баланса в почве.

Учитывая, что внесение 20 т/га органических удобрений [Миндрин, 2003] является наиболее реальной величиной на ближайшую перспективу для восстановления плодородия почвы, а отходы жизнедеятельности животных в среднем содержат в 1 тонне: азота 2 кг, фосфора 1 кг, калия 2 кг - в первой год после внесения усвояемость питательных веществ в процентном отношении соответственно составляет 71:83:67, потенциальная энергия почвы изучаемой агроэкосистемы равна Ета~ 3,7*10* Дж/га (7,3*1012 Дж/год на всю площадь агроэкосистемы). Полученный результат, помимо энергетического содержания вносимых удобрений, включает затраты на их транспортировку и внесение в почву.

Энергия выпадающих осадков (Ерг) в виде дождя и снега вычислена по формуле Г. Одума [Odum, 1996], с учетом, что площадь изучаемой агроэкосистемы - 2000 га, количество осадков в 2005 г. составила 332 мм/год, а свободная химическая энергия Гиббса рассчитана Г. Одумом [Odum, 1996] для выпадающих осадков и принята равной 4,94 Дж/г. Из выше приведенных данных следует, что потенциальная энергия Ерг выпадающих осадков составляет: Ерг-16,4*109 Дж/га/год (на всю территорию - 32,8*1012 Дж/год).

Экологическая емкость агроэкосистемы в целом, в энергетических единицах составляет:

E„ = ES + Ем + Ер,= 10,47*10" Дж/год. (3)

Это количество энергии представляет, по существу, природную ренту, дающую экономию энергии в хозяйственной деятельности.

Экологическая емкость выступает сдерживающим фактором развития АГЭС «СоМер-2», играющим роль обратной отрицательной связи. Суть ее заключается в том, что экологическая емкость накладывает ограничение на расширение производства. Если количество используемой природной ренты больше ее прироста ДE„(t), то неизбежен спад производства, и на поддержание производительности хозяйства (недопущение спада продуктивности) потребуется увеличение затрат энергии. Расширение же площади территории при растущих ценах на землю финансово нерентабельно и нецелесообразно.

Энергетический вклад антропогенной и природно-антропогенной энергии (Е„). Под природно-антропогенной энергией понимается совокупность природной и антропогенной энергии, полученная путем сложения энергосодержания природных ресурсов и затрат человеческого труда на их добычу, переработку и эксплуатацию.

Для оценки энергозатрат трудовой деятельности человека учитывались: расход энергии на выполнение вида труда, длительность рабочей смены (8 часов в смену) и количество рабочих дней в году (250 дней). В процессе деятельности предприятия затраты энергии интеллектуального труда составили Ei=0,022*1012 Дж/год, а затраты физического труда - в 8 раз больше: EPh=0,175*1012 Дж/год. Общие затраты труда, таким образом, составляют Ew =0,198*1012 Дж/год.

Нами рассчитаны расходы природно-антропогенной энергии в процессе функционирования агроэкосистемы на основе их энергетической ценности и использованием энергетического эквивалента, вычисленного A.C. Миндри-ным [2003]. Полученные результаты представлены на рис. 3.

Рисунок 3 Структура потоков MEI в функционировании агроэкосистемы «СоМер-2»

Расчеты показывают, что в производственном процессе используется 59,185*1012 Дж/год. На содержание оборудования и помещений ежегодно тратится не менее 5,163* 1012 Дж/год (в среднем 30% от затрат на создание основных фондов). Вместе с затратами на содержание, суммарные энергозатраты за год составили Ет=64,348*1012 Дж/год.

В воспроизводстве животных и получении сельскохозяйственной продукции главенствующую роль играет потребление кормовых ресурсов. На остальные статьи затрат приходится 36,6 % от общих энергетических вложений. Затраты же труда человека составляют 0,3%, что очень мало по сравнению с другими вложениями природно-антропогенной энергии.

Для сравнения выходных показателей эффективности функционирования предприятия, полученная продукция переведена в энергетические единицы. С использованием энергетической питательности мясо-молочных продуктов, подсчитан суммарный энергетический выход предприятия, который составил 5,6* 1012 Дж/год.

Выходные показатели характеризуют эффективность функционирования предприятия. Сравнение выходного и входного энергетических потоков позволяет выявить потери в производственном процессе и установить действительные показатели расхода энергоресурсов для рассматриваемого хозяйства. Экономия и рациональное использование материальных ресурсов ведет к снижению давления на природную среду, а следовательно, к стабильной продуктивности экосистемы.

Из расчетов следует, что на производство 1 энергетической единицы продукции необходимо затратить 11,4 калории антропогенной и природно-антропогенной энергий (без учета природной энергии). В зависимости от климатических условий, вклад антропогенной и природной энергии варьирует, соотношение между вложениями промышленной и природной составляющей изменяется в течение года. Вклад природной энергии (с включением прямого потока солнечной энергии) составляет 18482 калории на 1 произведенную калорию мясо-молочной продукции. Отсюда следует, что природной энергии затрачено на 3 порядка больше, чем всех остальных видов энергии.

С экономической точки зрения исследуемое предприятие функционирует, получая прибыль, а значит, является рентабельным (см. рис. 3). Средняя относительная экономическая эффективность производства (соотношение прибыли к затратам) составляет 1,2.

Нами для агроэкосистемы «СоМер-2» была рассчитана энергетическая эффективность функционирования по хозяйственным подразделениям за рассматриваемый период времени. Энергозатраты на производство в 11 раз пре-

вышают получаемую в продукции энергию. Энергетическая эффективность (отношение прироста получаемой продукции в энергетических единицах к энергозатратам на постадийное их производство) очень мала и равна 5*10"5.

Энергетический анализ функционирования крестьянского хозяйства «СоМер-2» позволил выявить причины его энергетически низкой эффективности. В процессах производства и переработки сельскохозяйственной продукции используется высококачественная энергия органического топлива (нефтепродукты, уголь, природный газ и др.), которая в процессе функционирования переводится в тепловую энергию низкого качества. Кроме энергии, диссипируемой при этом в пространство, дополнительно теряется энергия, затраченная на отходы производства, которые, к сожалению, повторно не перерабатываются, а просто складируются, что негативно сказывается на «здоровье» окружающей среды.

Помимо вышеперечисленных потерь, при энергетической оценке агро-экосистем необходимо учитывать диссипацию энергии при переходе с одного трофического уровня на другой (правило 10%). То есть лишь 10% энергетической ценности кормовых ресурсов усваивается в организме животных, а остальная энергия расходуется на функционирование животного и выводится с отходами его жизнедеятельности.

Исходя из вышеизложенного полагаем, что актуален переход от традиционных высокоэнергозатратных систем сельскохозяйственного производства к адаптивным агроэкосистемам нового поколения.

Третье защищаемое положение - Эффективное функционирование агроэкосистем возможно, при научном подходе к их организации и управлению, на основе замкнутого вещественно-энергетического цикла, с использованием энергии отходов собственного производства.

Существующие методы организации сельскохозяйственных предприятий предполагают истощительные методы земледелия. В структуре современных АГЭС нет элементов управления, которые бы по достижении некоторого научно обоснованного и практически проверенного оптимального уровня продуктивности демпфировали дальнейший рост производительности системы. Научные исследования показывают, что по достижении уровня пороговых значений предприятие должно переходить преимущественно на интенсивные методы земледелия, предполагающие совместную с экосистемами деятельность, направленную к росту их продуктивности и устойчивости. Деятельность предприятия не должна быть разрушительной по отношению к экосистеме, как это происходит в нынешних условиях; необходимо учиты-

вать, что вклад экосистем в производство конечной продукции является определяющим.

Структура функциональных отношений современной агроэкосисте-мы. В качестве управляющих элементов в структурах экосистем (биогеоценозах) выступают генотипы (совокупность наследственных факторов) растений и животных и условия среды (температурный режим, влажность, инсоляция, минеральный субстрат), под которые генотипы и фенотипы, эволюционируя, формировались. Напомним, что главное свойство свободно функционирующих экосистем состоит в том, что они находятся в состоянии динамического равновесия с условиями среды. Их структура и продуктивность соответствуют энергетическим возможностям, под которые формируются их заданные состояния. Функции управляющего органа в экосистемах выполняют экологическая емкость и генотип.

В функционировании агроэкосистем к этим управляющим элементам добавляются еще и управляющие действия человека. Управление АГЭС в современных условиях должно осуществляться в соответствии с ее наиважнейшими целевыми функциями (выходными характеристиками): устойчивости, продуктивности и биоразнообразия.

Продуктивность P(t) экосистем, вследствие действия обратной отрицательной связи, достигая некоторой оптимальной величины Р„, стабилизируется - A P(t)—*0. Таким образом, Р0 в агроэкосистемах выступает в качестве заданного состояния, а величинаp(t), стремящаяся к Рв (p(t)—>■ PJ, - в качестве текущего состояния, так как P(t) -Р0- p(t).

Схема управления АГЭС, как операционально замкнутой структурой,

Рисунок 4 Структура функциональных отношений агроэкосистемы [Поздняков, Шуркина, 2008].

Управляющий орган АГЭС необходимо наделить функцией сравнения текущего состояния р(0 с заданным Р„. Когда предельные состояния заданы, то насыщение АГЭС (А Р(0~*0, прирост продукции затухает до нуля) осуществляется пропорционально разности между заданным и текущим состояниями, а когда характеристики предельного состояния системы формируются спонтанно, то процесс протекает пропорционально разности между суммарным предложением и суммарным спросом. Вследствие того, что рост предложения из-за истощения ресурсов (а на малых временных промежутках -вследствие стабилизирующей роли цены) затухает, то процесс в суммарном действии «спрос-предложение» стремится к равновесию. Социально-экономическая система при этом характеризуется стационарным, динамически равновесным режимом развития: ее выходные характеристики в течение времени меняются мало.

Действие отрицательной обратной связи, регулирующей динамику предприятия, например, по объему производимой продукции, осуществляется через соотношения заданного и текущего состояния социально-экономической системы: производительность социально-экономической системы, по мере приближения текущего состояния к заданному, стабилизируется.

Перспективы перехода АГЭС на заикнутый вещественно-энергетический цикл с использованием энергии отходов собственного производства. В перспективной модели предполагается возвращать в хозяйственный оборот часть производимой системой энергии, заключаемой в отходах, а также использовать дополнительную природную энергию, например солнечную, ветровую и др. Это позволит увеличить экологическую емкость среды, не нарушая естественной устойчивости экосистем, и, следовательно, увеличить продуктивность агроэкосистемы.

Для внедрения в структуру исследуемой агроэкосистемы альтернативных источников энергии была проведена оценка рентабельности эксплуатации биогазовых, ветроэнергетических и солнечных установок.

Производство биогаза. Перспективным, экологически безопасным и экономически выгодным направлением решения энергетической проблемы для агроэкосистем животноводческого направления является анаэробная переработка отходов в биогазовых установках с получением биогаза, а оставшаяся после такой естественной переработки органическая масса представляет собой качественное обеззараженное удобрение.

Ежегодно в процессе функционирования агроэкосистемы «СоМер-2» производится более 1000 т отходов жизнедеятельности животных, которые

можно было бы использовать для получения дополнительной энергии, производя одновременно органические удобрения. Как известно, под действием микроорганизмов-аэробов происходит медленное разложение отходов, с повышением температуры до 60°С. По объему эта тепловая энергия равна почти половине всей энергии, которая поступает с кормами.

Потребность предприятия в биогазе для отопления административно-производственных помещений, нагрева воды на хозяйственно-бытовые нужды и производство электроэнергии теоретически оценена нами в 2,82*1012 Дж/год. Теоретически из отходов животноводства рассматриваемой агроэко-системы возможно произвести 3,71*1012 Дж/год.

Теоретические расчеты показывают, что, учитывая собственные потребности биоустановки в электроэнергии и ее производственные потери не менее 30 %, при использовании биогаза можно покрыть расходы на отопление помещений, нагрев воды и электроэнергию на 85-95 %!

Ветровая энергия. Сотрудниками Алматинского института энергетики и связи [см. сайт института], учитывая особенности территории Центрального Казахстана, предлагается в качестве ветроэнергоустановки применять виндроторную электрическую станцию, которая преобразует кинетическую энергию ветрового потока в электрическую. Сконструированы несколько вариантов виндроторных электростанций, по технологическим характеристикам приемлемых для внедрения в функционирование малых фермерских хозяйств. Стоимость их на порядок ниже зарубежных аналогов [Михайлова, 2007], и их функционирование возможно в условиях меняющихся направлений и скоростей ветрового потока.

Центральный Казахстан имеет довольно высокий потенциал развития альтернативной как солнечной, так и ветровой энергетики. При средней годовой скорости ветра 5,5 м/с мощность ветрового потока составляет 150-200 Вт/м2, а ежегодное поступление солнечной энергии - 5400-6800 МДж/м2.

Использование альтернативной энергии ветра в АГЭС «СоМер-2» применимо для подъема воды из артезианской скважины с помощью установки небольшой виндроторной станции. В дальнейшем, как показывает опыт эксплуатации ветровых энергоустановок в западных странах, их количество можно увеличивать до разумных пределов и в сочетании с другими источниками энергии добиваться значительной эффективности.

Современные технологии в области солнечной энергетики малоэффективны для использования поступающей солнечной энергии в полном объеме. Доля используемой человеком солнечной энергии ничтожна, а высокая стоимость существующих солнечных батарей, значительные эксплуатационные

расходы на установку и обслуживание - все это делает их экономически невыгодным для внедрения в функционирование небольшого крестьянского хозяйства. Приемлемым способом внедрения солнечной энергии является использование простейших солнечных коллекторов в теплое время года, что позволит несколько сократить потребности хозяйства на подогрев воды для хозяйственных целей.

Заключение

Основная цель диссертационного исследования состояла в разработке принципов энергетического анализа эффективности функционирования агро-экосистемы; в проведении этого анализа на конкретном примере, с тем, чтобы показать его достоинства, преимущества перед традиционными методами исследования антропогенного взаимодействия с природными процессами. В ходе проведения исследования установлено:

1. В традиционном плане исследования энергетической эффективности функционирования предприятий, в частности агроэкосистем, направлены на изучение энергетических потоков между элементами АГЭС, расходов энергии на производство различных видов продукции, но не на раскрытие механизма формирования целостности, динамики аккумулируемой ею энергии, вещества и информации. АГЭС, по умолчанию, рассматриваются как системы с обратной положительной связью, и управление ими считается прогрессивным лишь в том случае, если целевые выходные характеристики со временем растут. А это объективно предполагает нарастание, по законам обратной же положительной связи, процессов деградации окружающей среды: интенсивность деградационных процессов в заданный момент времени возрастает пропорционально достигнутому их уровню в предыдущий.

2. Весьма перспективным является переход к управлению агроэкоси-стемой как целостной самоорганизующейся структурой, функционирующей на принципах операциональной замкнутости и авторегулирования. Новый управляющий элемент, вводимый в структуру агроэкосистемы учитывает отношения «спрос-предложение-энергия» как в социально-экономических системах, так и в экосистемах.

ходные характеристики, связанные обратной связью переменного действия (отрицательной и положительной) с управляющими органами, и так, что при необходимости выходные характеристики сдерживают дальнейшее нарастание производства или, наоборот, инициируют производительность труда.

Вместе с тем управление ориентировано на развитие агроэкосистем, во-первых, за счет постоянных или медленно убывающих внешних (альтернативных) источников энергии, а с другой - за счет энергии, вырабатываемой самой системой в замкнутых циклах производства.

4. Предложенная методика энергетического анализа эффективности функционирования агроэкосистемы опробована на примере конкретного объекта исследования: крестьянское хозяйство «СоМер-2», расположенное в Карагандинской области Республики Казахстан, который может рассматриваться как тестовый участок для характеристики агроэкосистем степной зоны (данной территории и Западной Сибири РФ).

Практическое апробирование теоретических положений позволило:

• рассчитать наиболее реальную величину внесения органических удобрений для поддержания плодородия темно-каштановых почв; в энергетическом измерении она составляет 3,7*10* Дж/га;

• определить для степной зоны Центрального Казахстана естественную экономию энергии, создаваемую за счет выпадения осадков, она составляет 16,4* 109 Дж/га.

• установить, что на производство 1 калории продукции агроэкосистемы в среднем расходуется 11,4 калории антропогенной и природно-антропогенной энергии. Из этих энергетических затрат на долю трудовых ресурсов приходится 0,3%; затраты электроэнергии составляют 1,1%; на дополнительные материалы расходуется 5,2%; затраты энергии на содержание основных фондов - 8%; расход жидкого и твердого топлива составляет 21,9%; кормовых ресурсов - 63,4%. В то же время доля энергии на производство 1 калории агроэкосистемы, с учетом полных затрат природной энергии (природной ренты), составляет 18482 калорий (доля солнечной энергии 99,96%, энергетического потенциала почвы 0,009%, энергии осадков 0,031%).

Энергетический анализ функционирования предприятий, в сочетании с экономическим, объективно отображает суть происходящих социально-экономических процессов и раскрывает истинные затраты труда на производство продукции, по существу являющиеся неразделимым результатом деятельности Человека и Природы. Энергетическая оценка эффективности производственной деятельности предприятий позволяет не только сравнивать

системы различной производственной специализации, функционирующие в конкретных природных условиях, но и количественно определять долю вносимого труда (энергии) Человеком и Природой. Естественно, что с позиций применяемой методологии действительная эффективность производства определяется энергетическим вкладом экосистем - с увеличением его доли эффективность производства растет. Данное обстоятельство является перспективным стратегическим ориентиром в дальнейшей хозяйственной деятельности. В производстве продукции, прежде всего сельскохозяйственной, следует отдавать предпочтение решению тех задач, которые предполагают возрастание энергетического вклада природы: увеличению потенциальной продуктивности почв, получению энергии в замкнутом цикле производства, использованию отходов производства, повышению эффективности использования солнечной энергии (увеличению плотности энергии) и пр.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

В издании, рекомендованном ВАК:

1. Поздняков A.B., Шуркина К.А. Новый методологический подход к анализу функционирования агроэкосистем // Вестник ТГУ. 2008. № 316.

С. 206-213.

В других изданиях:

2. Шуркина К.А. К методологии энергетической оценки эффективности функционирования социально-экономической системы // Глобальные пробл. и принципы устойч. разв.: Материалы XLV Междунар. науч. студент, конф. «Студент и науч.-техн. прогресс». Новосибирск: НГУ, 2007. С. 121-122.

3. Шуркина К.А. Алгоритм энергетической оценки эффективности функционирования социальной эколого-экономической системы // Научная сессия ТУСУР-2007: Материалы докл. Всерос. науч.-техн. конф. студ., аспир. и молод, ученых. Томск: В-Спектр, 2007.4.5. С. 65-67.

4. Шуркина К.А. Энергетическая оценка возможных рисков функционирования агроэкосистем как операционально замкнутых структур // Материалы седьмое сиб. совещ. по климат.-эколог. мониторингу, Томск: Аграф-Пресс, 2007. С. 214-217.

5. Шуркина К.А. К энергетической оценке состояния геосистем // Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии: Материалы XVIII молодежной науч. конф., посвящ. памяти чл.-корр. С-Петербург 2007, С.82-85.

6. Шуркина К.А. Методологические аспекты энергетической оценки эффективности функционирования экосистем // Материалы ХШ науч. совещ.

географов Сибири и Д.В. Иркутск: Изд-во Ин-та геогр. СО РАН, 2007. С. 220221

7. Шуркина К.А. Восстановление энергобаланса в агроэкосистемах // Глобальные пробл. и принципы устойч. разв.: Материалы XLVI Междунар. науч. студент, конф. «Студент и науч.-техн. прогресс». Новосибирск: Ново-сиб. гос. ун-т, 2008. С. 113-115.

8. Ksenia Shurkina, Alexander Pozdnyakov. Energy estimation of efficiency of functioning of agroecosystem // Studying, Modeling and Sense Making of Planet Earth. University of the Aegean. Mytilene, Greece. 2008. P. 74-75.

9. Ksenia Shurkina, Alexander Pozdnyakov. Energy estimation of efficiency of functioning of agroecosystem [Электронный ресурс] // Studying, Modeling and Sense Making of Planet Earth. University of the Aegean. Mytilene, Greece, 2008. Режим доступа: http://www.aegean.gr/geography/earth-conference2008/papers/papers/B04 ID071.pdf

10. Шуркина K.A., Поздняков A.B. Методологические основы функционирования социально-экономической системы как операционально замкнутой структуры [Электронный ресурс] // II Всерос. науч.-практ, internet-конф. «Пробл. функц. и развития территор. соц.-экон. систем». Уфа, Ин-т соц.-экон. Исслед. Уфимского НЦ РАН. Режим доступа: http://www.anrb.ru/isei/indexl.htm

11. Шуркина К.А. Энергетический подход к оценке функционирования агроэкосистемы как операционально замкнутой самоорганизующейся структуры [Электронный ресурс] // Материалы межд. шк.-конф., посвященной соц.-экол. пробл. природопользования в Центральной Сибири. Красноярск. Режим доступа: http://conf.krasu.ru/conf/ecoproblem/sect7sec_id =416&m emb_i d=741

Тираж 100. Заказ №437. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Шуркина, Ксения Алексеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГЕОСИСТЕМ

1.1 Предпосылки появления энергетической оценки функционирования геосистем ' >

1.2 Научные основы энергетической оценки

1.3 Современные методологии энергетической оценки

1.3.1 Методология эмергетического анализа Г. Одума

1.3.2 Эколого-энергетический анализ

1.3.3 Энергоэкономическая оценка сельскохозяйственного производства

ГЛАВА 2 АГРОЭКОСИСТЕМЫ КАК САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ ОПЕРАЦИОНАЛЬНО ЗАМКНУТЫЕ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ

СИСТЕМЫ

2.1 Основные методологические положения и определения теории операциональной замкнутости

2.2 Самоорганизация и саморегулирование геосистем на основе обратных связей

2.3 Особенности функционирования агроэкосистем и экосистем

2.4 Структура функциональных отношений АГЭС

2.5 Принципы самоорганизации агроэкосистем

ГЛАВА 3 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АГРОЭКОСИСТЕМЫ «СОМЕР-2»

3.1 Геоэкологическая характеристика природных условий АГЭС и степень их измененности сельскохозяйственным производством

3.2 Особенности структуры агроэкосистемы и ее специализация

3.3 Энергетический анализ агроэкосистемы «СоМер-2»

3.3.1 Энергетическая характеристика экологической емкости

3.3.2 Энергетический вклад антропогенной и природно-антропогенной составляющей

3.4 Эффективность функционирования агроэкосистемы за 2003-2005 гг.

ГЛАВА 4 ПЕРСПЕКТИВНАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АГРОЭКОСИСТЕМЫ

4.1 Модель агроэкосистемы как операционально замкнутой системы

4.2 Перспективы перехода АГЭС на замкнутый вещественно-энергетический цикл с использованием альтернативных источников энергии 108 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 128 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Анализ функционирования агроэкосистем с позиции энергетического подхода"

Актуальность темы исследования

Проблема эффективности функционирования хозяйственной деятельности во все времена развития цивилизации имела важное значение. Но научно-теоретическое ее осмысление стало особенно актуальным с переходом цивилизации на промышленный, а затем и индустриальный путь развития. В этот период степень удаленности от равновесия социально-экономических систем практически достигла предельной величины. Затраты энергии на поддержание этого состояния колоссальны, они превышают 4,5*10 Дж/год [Акимова, Хаскин, 2006, с. 204]. Иллюзии, что человеку подвластно решение энергетической проблемы, стали разрушаться. В научной среде была осознана необходимость изучения энергетической эффективности функционирования природных, естественным образом развивающихся систем, сравнения их с социально-экономическими, с тем чтобы, с одной стороны, найти пути неистощительного природопользования, а с другой — определить возможности энергетического самообеспечения производства, в частности - аграрного. Среди ученых и практиков, занимающихся этой задачей, нет разногласий в том, что проблема относится к числу фундаментальных. Наибольший вклад в ее решение сделали ученые США, и прежде всего Г. Одум [1971, 1978, 1996 и др.], заложивший теоретические основы и на конкретных примерах показавший способы ее практической реализации. Затем исследование энергетической эффективности функционирования сельскохозяйственных предприятий — агроэкосистем (АГЭС) - вошло в число актуальных научных проблем и в России [Фельдман, Логофет, Денисенко, 1998; Миндрин, 1998, 2003 и др.].

Предлагаемая нами методология оценки эффективности функционирования агроэкосистемы на основе анализа обмена энергией в потоках между составляющими ее элементами базируется на положениях системного анализа и теории самоорганизации; она позволяет рассматривать агроэкосистемы как операционально замкнутые системы, выходные потоки вещества, энергии и информации которых направлены на достижение оптимального уровня их затрат при производстве продукции, а также на возобновление и восстановление природной среды.

Рассматриваемые в диссертационном исследовании подходы к энергетической оценке функционирования АГЭС и естественных систем позволяют сравнивать их реальную продуктивность и количественно оценивать потенциальные производственные возможности.

Измерение затрат и результатов сельскохозяйственного производства в энергетических эквивалентах имеет исключительную значимость, поскольку оно объективно отображает действительную их стоимость и предполагает достижение оптимального режима эксплуатации природных ресурсов.

Постановка задачи предполагала привлечение знаний различных наук, и прежде всего - геоэкологии, ландшафтоведения, научных направлений, связанных с сельскохозяйственным производством. Исследования базируются на геоэкологической концепции целостности природы и человека и соответствуют следующим направлениям: разработка научных основ стратегии выживания человечества, регулирования качества состояния окружающей среды; природная среда и ее изменение под влиянием хозяйственной деятельности человека; разработка методов, технологий ресурсосбережения, рационального природопользования; технологии оценки состояния, защиты, восстановления и управления природно-техническими системами, включая агросистемы.

Нами проводился аналитический и сравнительный анализ экономических и экологических показателей функционирования агроэкосистемы, по сути представляющей собой сложную природно-техническую структуру.

Цель и задачи исследования

Цель диссертационного исследования - рассмотреть функционирование геосистем с позиции теории операционально замкнутых систем и на этой теоретической основе провести оценку энергетической эффективности функционирования конкретной агроэкосистемы.

В соответствии с целью исследования определены следующие задачи:

• разработать практические предложения по повышению эффективности функционирования агроэкосистемы.

Объект и предмет исследования

В качестве объекта исследования выступает агроэкосистема с точки зрения ее геоэкологической, экономической и энергетической эффективности функционирования (на примере конкретного объекта).

Теория и методология исследований базируется на идеях и трудах зарубежных и российских ученых. Итальянские ученые (Bastianoni, Marchettini, 2005) рассмотрели соотношение эмергия/эксергия как меру уровня организации систем; в области геоэкологии Хэннон и Костанца (Hannon, Costanza, 1991) попытались оценить первичные массовые и энергетические потоки в биосфере; вопросами энергетической эффективности и эквивалентного обмена занимались новозеландец М. Паттерсон (Patterson, 1996, 1998), швейцарец А. Хорнборг (Hornborg, 1995, 1998), американец П. Темплет (Templet, 1999) и др.; к области экономической географии можно отнести исследования Д. Хиггинс (Higgins, 2003), которая изучила территорию северо-запада Огайо, ее природные, культурные и экономические богатства с позиций энергетических вкладов в данный регион; Тиллей и Свэнк (Tilley, Swank, 2003) применили энергетический анализ в области менеджмента лесов.

В процессе работы также изучены труды российских ученых в области следующих смежных дисциплин: геоэкология (А.Г. Исаченко, 1980; Н.Ф. Реймерс, 1994; Б.И. Кочуров, 1997; В.И. Данилов-Данильян, 2000 и др.), экономика природопользования (Э.В. Гирусов, С.Н. Бобылев, A.JI. Новоселов, Н.В. Чепурных 2000 и др.), экологическая экономика (С.А. Подолинский, 1880; Г. Одум, 1996; П.Г. Кузнецов, 1998 и др.), экономика и управление народным хозяйством (Г.А. Булаткин, 1983, 1986, 2007; А.С. Миндрин, 1997, 2003; Г.И. Чогут, 2007 и др.).

Проблемы энергетического анализа функционирования геосистем исследуются с 2000 г. в лаборатории самоорганизации геосистем Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН под руководством профессора А.В. Позднякова, в частности разработан алгоритм проведения исследований по энергетической оценке хозяйственной деятельности агроэкосистем (Т.Ш. Фузелла), лесохозяйственных предприятий (М.М. Иванова), геосистем, не измененных человеческой деятельностью и находящихся в состоянии экстенсивной техногенной эксплуатации (А.С. Кузнецов), - проблема, которая предусматривается и для разработки в перспективе.

Научным коллективом лаборатории выполнен аналитический обзор опубликованных работ и проектов по существующим подходам и методам энергетического анализа различных эколого-экономических систем; разработана схема энергетических потоков при проведении некоторых лесохозяйственных работ; собран обширный статистический материал по функционированию агроэкосистем. Разработаны теоретические общеметодологические подходы решения проблемы в рамках постановки задачи, с акцентом на рассмотрение различных типов геосистем как операционально замкнутых целостных систем, обладающих способностью к саморегулированию и самоорганизации (А.В. Поздняков 2000, 2002, 2003, 2004, 2007, 2008).

Методы исследования

В качестве основных методов исследования использовались аналитический, сравнительный, картографический, географический, математический, статистический. Полученный статистический и фактический материал обработан с применением компьютерных программ (Microsoft Excel, Corel Draw и др.), на основе полученных результатов построены графики, диаграммы, схемы.

Основные источники информации

В основу диссертационной работы положены результаты исследований, проводившихся по плановой тематике Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН: Проект № 24.1.7 «Закономерности и особенности самоорганизации геосистем и социально-экономических систем в процессе их взаимодействия»; по программе фундаментальных исследований СО РАН, проект 7.10.1.3 «Исследование современных экосистемных изменений в Сибири и связанных с ними рисков природопользования» (2007—2009 гг.).

Научная новизна работы состоит в следующем:

Основные защищаемые положения: агроэкосистемы следует рассматривать как открытые самоорганизующиеся операционально замкнутые системы, и их развитие должно осуществляться при контролируемом человеком обмене энергией, веществом и информацией;

- прогрессивное развитие агроэкосистем определяется эффективностью обмена энергией с экосистемами и между элементами в сельскохозяйственном производственном цикле;

- эффективное функционирование агроэкосистем возможно, при научном подходе к их организации и управлению, на основе замкнутого вещественно-энергетического цикла, с использованием энергии отходов собственного производства.

Теоретическая и практическая значимость работы

Работа представляется значимой как в теоретическом, так и практическом планах. Теоретическая значимость ее состоит в разработке методологической основы энергетической оценки, позволяющей выявлять и изучать механизмы взаимодействия природных и антропогенных геосистем.

Апробация и публикация результатов исследования

Основные положения и полученные результаты диссертационной работы доложены на следующих научных конференциях: «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2007, 2008), «Научная сессия ТУСУР-2007» (Томск, 2007), «Седьмое сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу» (Томск, 2007), «Научное совещание географов Сибири и Дальнего Востока» (Иркутск, 2007), «Изучение, моделирование и осознание (познание) дальнейшего развития планеты Земля» («Studying, Modeling and Sense Making of Planet Earth») г. Митилини, Греция, 2008 и др.

Результаты исследования изложены в 11 статьях, одна из которых опубликована в рецензируемом издании, а другие - в материалах российских и зарубежных конференций.

Личный вклад автора

Диссертационная работа выполнена на основе теоретического анализа и обобщения результатов исследований разных авторов. Для практического обоснования использован фактический и статистический материал, полученный диссертантом в результате двухлетнего изучения функционирования агроэкосистемы «СоМер-2», в сочетании с полевыми работами на месте изучаемого объекта: проведен анализ работы хозяйства по производственным блокам, обработаны бухгалтерские данные, годовые финансовые отчеты, обобщающие затраты корморесурсов, энергоресурсов и расходных материалов. В процессе выполнения поставленных в работе задач составлены таблицы расхода различных видов энергии для каждого подразделения хозяйства, учтены энергетические вклады природной среды в виде поступления суммарной солнечной энергии, энергии выпадения осадков, энергии плодородия почвы. Для равноценного сравнения полученная информация оценена в системе СИ, единица измерения - джоуль (Дж). Автором разработана перспективная модель функционирования агроэкосистемы на принципах операциональной замкнутости, с использованием дополнительных источников энергии, наиболее рентабельных в условиях рассматриваемого объекта.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 147 источников и 5 приложений. Общий объем работы составляет 142 страницы, включая 28 таблиц и 13 рисунков.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Шуркина, Ксения Алексеевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основная цель диссертационного исследования состояла в разработке принципов энергетического анализа эффективности функционирования агроэкосистемы; в проведении этого анализа на конкретном примере, с тем, чтобы показать его достоинства, преимущества перед традиционными методами исследования антропогенного взаимодействия с природными процессами. В ходе проведения исследования установлено:

2. Весьма перспективным, согласно нашим исследованием, является переход к управлению агроэкосистемой как целостной самоорганизующейся структурой, функционирующей на принципах операциональной замкнутости и авторегулирования. Новый управляющий элемент, вводимый в структуру агроэкосистемы, в разработанных принципах управления, учитывает отношения «спрос-предложение-энергия» как в социально-экономических системах, так и в экосистемах.

3. Действие отрицательной обратной связи, регулирующей динамику предприятия, например, по объему производимой продукции, осуществляется через соотношения заданного и текущего состояния социально-экономической системы: производительность социально-экономической системы, по мере приближения текущего состояния к заданному, стабилизируется. В качестве заданного состояния в агроэкосистемах выступают их выходные характеристики, связанные обратной связью переменного действия (отрицательной и положительной) с управляющими органами, и так, что при необходимости выходные характеристики сдерживают дальнейшее нарастание производства или, наоборот, инициируют производительность труда.

Практическое апробирование теоретических положений позволило:

• определить для степной зоны Центрального Казахстана естественную экономию энергии, создаваемую за счет выпадения осадков, она составляет 16,4*109 Дж/га;

1,1%; на дополнительные материалы расходуется 5,2%; затраты энергии на содержание основных фондов - 8%; расход жидкого и твердого топлива составляет 21,9%; кормовых ресурсов - 63,4%. В то же время доля энергии на производство 1 калории агроэкосистемы, с учетом полных затрат природной энергии (природной ренты), составляет 18482 калорий (доля солнечной энергии 99,96%, энергетического потенциала почвы 0,009%, энергии осадков 0,031%).

Таким образом, энергетический анализ функционирования предприятий, в сочетании с экономическим, объективно отображает суть происходящих социально-экономических процессов и раскрывает истинные затраты труда на производство продукции, по существу являющиеся неразделимым результатом деятельности Человека и Природы. Энергетическая оценка эффективности производственной деятельности предприятий позволяет не только сравнивать системы различной производственной специализации, функционирующие в конкретных природных условиях, но и количественно определять долю вносимого труда (энергии) Человеком и Природой. Естественно, что с позиций применяемой методологии действительная эффективность производства определяется энергетическим вкладом экосистем - с увеличением его доли эффективность производства растет. Данное обстоятельство является перспективным стратегическим ориентиром в дальнейшей хозяйственной деятельности. В производстве продукции, прежде всего сельскохозяйственной, следует отдавать предпочтение решению тех задач, которые предполагают возрастание энергетического вклада природы: увеличению потенциальной продуктивности почв, получению энергии в замкнутом цикле производства, использованию отходов производства, повышению эффективности использования солнечной энергии (увеличению плотности энергии) и пр.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Шуркина, Ксения Алексеевна, Томск

1. Аганбегян А.Г., Ибрагимова З.М. Сибирь на рубеже веков. М., 1984. 272 с.

2. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экономика Природы и Человека. М.: ЗАО Изд-во «Экономика», 2006. 334 с.

3. Алексеев Т.Н. Энергоэнтропика. М.: Знание, 1983. 192 с.

4. Арманд А.Д. Самоорганизация и саморегулирование географических систем. М.: Наука, 1988. 261 с.

5. Арманд А.Д. Механизмы устойчивости геосистем. М.: Наука, 1992. 208 с.

6. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М., 1975. с.8.

7. Базилевич Н.И., Родин Л.Е. Географические закономерности продуктивности и круговорота химических элементов в основных типах растительности Земли // Общие теоретические проблемы биологической продуктивности. Л.: Наука, 1969. С. 24-33.

8. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. 293 с.

9. Безопасность жизнедеятельности и эколого-экономические проблемы природопользования: Уч. пособие / М.Д. Гольдфрейн, А.В. Иванов, Н.В. Кожевников, А.Н. Маликов, Н.В. Алтухова, Л.Г. Тимуш. М.: Изд-во РГТЭУ, 2008. 405 с.

10. Беседина М.С., Гашо Е.Г., Зайцев А.Ф. Методика регионального энергоанализа (алгоритм и результаты применения): Уч. пособие. М.: АНХ СССР, 1992. 57 с.

11. Бородин И.Ф. Энергосберегающие электротехнологии сельского хозяйства. Вестник сельскохозяйственной науки. М., 1988. № I.e. 618.

12. Брювер И.И., Флеминг Е. Энергетический баланс системы производства и использования продуктов питания США. ВНИИТЭИ, 1980. Инф. бюлл. № 56563. с. 7-9.

13. Бубнов Г.М. Сохранение биоразнообразия в условиях сплошной сельскохозяйственной освоенности // Экология и устойчивое развитие, 2003. № 1. С. 75-77.

14. Будущее России в зеркале синергетики / Под ред. Г.Г. Малинецкого. М.: КомКнига, 2006. 272 с.

15. Бунак В.В. Род HOMO, его возникновение и последующая эволюция. М.: Наука, 1980. 329 с.

16. Булаткин Г. А. Энергетическая эффективность применения удобрений в агроценозах. Методические рекомендации. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1983. 46 с.

17. Булаткин Г.А. Эколого-энергетические аспекты продуктивности агроценозов. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1986. 210 с.

18. Булаткин Г.А. Эколого-энергетические основы воспроизводства плодородия почв и повышения продуктивности агроэкосистем / Автореф. дисс. на соискание уч. степени доктора биол. наук. М. 2007. 45 с.

19. Бровкин В.А. Математические модели для эколого-энергетического анализа функционирования агросистем. Дисс. на соискание уч. степени канд. наук. М., 1988. 155 с.

20. Бровкин В.А., Денисенко Е.А., Семёнов М.А. Оценка функционирования агросистем: эколого-энергетический анализ. М.: Изв. Ак. Наук. сер.геогр. № 1. 1991. С.47-53.

21. Брылев А.А. Эффективное использование материальных ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях. М.: Агропромиздат, 1989. С. 25-38.

22. Брылев А.А., Рецев В.А. Энергоёмкость с/х производства // Экономика сельского хозяйства. 1986. № 6. С. 36-42.

23. Васьков И.А., Яковенко А.В., Романов Г.И. Энергетическая эффективность технологий производства яровой пшеницы // Земледелие. 1986. С.52-52

24. Васильев В.Н. Стратегия использования энергоресурсов. Экономист. 1994. № 12. С. 8-12.

25. Виндроторные электростанции БОНИ-ШХВ / Сайт Алматинского института энергетики и связи. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.aipet.kz/tenders/bonil40200/wp.htm

26. Волкова Е.С. Процессы эволюции региональных социально-экономических систем с позиций системного подхода и принципов самоорганизации // Вестник Томского государственного университета. Серия «Науки о Земле». Приложение № 3 (V). Томск, 2003. С. 19-22.

27. Волкова Е.С., Поздняков А.В., Иванова М.М. Закономерности энтропии при функционировании региональных социально-экономических систем // Материалы XII Совещания географов Сибири и Дальнего Востока. Владивосток: ТИТ ДВО РАН, 2004. С. 306-307.

28. Волкова Е.С., Шуркина К.А. Международная конференция по проблемам глобальных изменений экосистем // География и природные ресурсы. 2009. № 1. С. 170-171.

29. Володин В.М. Агробиоэнергетика новое научное направление // Земледелие. № 11-12. 1992. С. 9-19.

30. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое / Пер. с нем. М.: Наука, 1989. 400 с.

31. Глушкова В.Г., Макар С.В. Экономика природопользования: Уч. пособие. М.: Гардарики, 2005. 448 с.

32. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. Уч. пособие. М.: Прогресс-Традиция, 2000. 416 с.

33. Дваладзе Т.Ш. Возможности конструирования агроэкосистем с позиций самоорганизации // Материалы 4-го Всерос. науч. сем. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. С. 175-177.

34. Денисенко Е.А. Механизмы функционирования и структурной организации агроэкосистем. М.: Ин. геог. АН РФ, 1990. 160 с.

35. Денисенко Е.А., Поленок С.П., Семёнов М.А. Модель агроценоза яровой культуры. М.: ВЦ АН СССР, 1988. 27 с.

36. Денисенко Е.А. Энергетическая оценка производства озимой пшеницы на территории России // Известия АН. Серия географическая. № 6. 2000. С. 66-72.

37. Драгайцев В.И. Основные направления энергосбережения в сельском хозяйстве // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 1994. № 12. С. 6-7.

38. Жилин Д.М. Теория систем: опыт построения курса. Изд. 3-е, стереотипное. М.: КомКнига, 2006. 184 с.

39. Жученко А.А. Теория и практика адаптивной интенсификации растениеводства // Экономика сельского хозяйства. 1985. № 5. С.13-24.

40. Загайтов Б.И., Половинкин П.Д. Экономические проблемы повышения устойчивости сельскохозяйственного производства. М.: "Экономика", 1984. 229 с.

41. Иванова М.М. Эмергетический подход к оценке устойчивости функционирования агроэкосистем // Проблемы устойчивого развития регионов в XXI веке: Материалы VI Межд. симпоз. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН, БГПИ, 2002. С. 11-12.

42. Иванова М.М. Современные тенденции развития теории стоимости в экологической экономике // Вестник Томского государственного университета. Серия «Науки о Земле». Приложение № 3 (V). Томск, 2003. С. 35-36.

43. Исаченко А.Г. Оптимизация природной среды. М.: Мысль, 1980. 264 с.

44. Кенэ Ф. Избранные экономические произведения. М., 1960. С. 363.

45. Кирюшатов А.И. Использование нетрадиционных возобновляющихся источников энергии в сельскохозяйственном производстве. М.: Агропромиздат, 1996. С. 57-62.

46. Климат Караганды / Сайт «Погода и климат». Электронный ресурс. Режим доступа: http://pogoda.ru.net/climate/35394.htm

47. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Основания синергетики. Человек, конструирующий себя и свое будущее. М.: КомКнига, 2006. 203 с.

48. Коринец В.В., Глухова В.М. Системно-энергетический подход к оценке растительного генофонда. Ленинград: ВИР, 1989. С.13-29.

49. Ковда В. А. Основы учения о почвах. Общая теория почвообразовательного процесса. М.: Наука, 1973. Кн.1. 447 с.

50. Коуд установка для производства биогаза, электроэнергии, удобрений из навоза. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.bio.bmpa.ru/

51. Кочуров Б.И. География экологических ситуаций (экодиагностика территорий)М., 1997. 131 с.

52. Кузнецов O.JI., Большаков Б.Е. Устойчивое развитие: научные основы проектирования в системе природа-общество-человек: Учебник. С-Петербург Москва - Дубна: Изд-во «Гуманистика», 2002. 616 с.

53. Кулинич В.А. Биогаз из навоза // Нива Кубани. 2006. № 30 (892). Электронный ресурс. Режим доступа: http://pressa.kuban.info/article/nivakubani/42897/

54. Лазовский В.В. Оценка труда энергетическими критериями // АПК: Экономика, управление. 1992. № 7. С. 33-36.

55. Лопатников Л.И. Экономико-математический словарь. М.: Наука, 1987.513 с.

56. Малинецкий Г.Г. Математические основы синергетики. Хаос, структуры, вычислительный эксперимент. Изд. 4-е, сущ. перераб. и доп. М.: КомКнига, 2005. 312 с.

57. Маркс К. Капитал. М.: Политиздат, 1978. Т. 1. 908 с.

58. Математические модели глобального развития / Под. ред. В.А. Егорова. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1980. 195 с.

59. Медоуз Д.Х., Медоуз Д.Л., Рандерс Й. За пределами роста. Пер. с англ. М.: Прогресс, 1994. 304 с.

60. Милованов В.П. Синергетика и самоорганизация: Экономика. Биофизика. М.: КомКнига, 2005. 168 с.

61. Миндрин А.С. Энергетическая оценка воспроизводства плодородия почвы. Международный сельскохозяйственный журнал. 1996. № 4. С. 33-37.

62. Миндрин А.С. Энергоэкономическая оценка сельскохозяйственной продукции. М.: ЦНИИМ, 1997. 294 с.

63. Миндрин А.С. Энергоэкономическая оценка сельскохозяйственной продукции. Дис. .д-ра экон. наук: 08.00.05. Электронный ресурс. М.:РГБ, 2003 (Из фондов Российской Государственной библиотеки).

64. Михайлова К.И. Солнце, воздух и вода дома лучшие друзья // Мегаполис. 2007. №1 (316).

65. Мучин П.В. Безопасность жизнедеятельности: Уч. пособие. Новосибирск: СГГА, 2000. 125 с.

66. Невидимова О.Г., Поздняков А.В. Стратегия самоорганизации: геосистемная репрезентация // Самоорганизация социальных систем: Сб. статей Всероссийского семинара Сиб. Академия гос. службы. Новосибирск: СибАГС, 2007. С. 108-121.

67. Никифоров А.Н. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. М.: ВИМ, 1995. С. 62-66.

68. Одум Г., Одум Э. Энергетический баланс человека и природы. М.: Прогресс, 1978. 275 с.

69. Основные показатели функционирования АПК РФ в 1995 г. М.: Госкомстат, 1996. С. 52-56.

70. Папин Ю.С. Феномен парности в природе: Монография. Тюмень: ТюмГНГУ, 2007. 246 с.

71. Папин Ю.С. Закон единства двух противоположностей, синергетика и биниология / Биниология, симметрология и синергетика в естественных науках. Труды 5-й международной конференции. Тюмень: ТюмГНГУ, 2007. С. 10-22.

72. Паршев А.П. Почему Россия не Америка. М.: Форум, 2001. 350 с.

73. Печуркин Н.С. Энергия и жизнь. Новосибирск: Наука, 1988. 190 с.

74. Плеханов Г.Ф., Бондаренко Е.С. Экологическая емкость территории // Материалы второй Всероссийской конф. "Проблемы региональной экологии". Томск: Изд-во Сиб. отд. РАН, 2000. С. 14-17.

75. Подолинский С.А. Социализм и единство сил природы. Перевод из La Plebe № 3, 1881 г. Электронный ресурс. Режим доступа: http://rusgreen.ru/libr/humbio/podolinskii.htm

76. Подолинский С.А. Труд человека и его отношение к распределеншо энергии. М.: Ноосфера, 1991. 89 с.

77. Поздняков А.В. Концептуальные основы решения проблемы устойчивого развития. Томск: Спектр, 1995. 150 с.

78. Поздняков А.В. Стратегия российских реформ. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 1998.272 с.

79. Поздняков А.В. Самоорганизация целостных систем как результат спонтанного стремления к равновесию // Оптика атмосферы и океана. 2002 а. Т. 15, № 1. С.101-109.

80. Поздняков А.В. Спонтанная самоорганизация сложных структур // Перспективы синергетики в XXI веке: Сборник материалов Международной научной конференции: В 2 т. Белгород: Изд-во "Белаудит"; БГТУ им. В.Г.Шухова, 2003. Том I. С. 39-57.

81. Поздняков А.В. Системно-синергетический подход к исследованию геосистем // Земная поверхность, ярусный рельеф и скорость рельефообразования: Материалы Иркутского геоморфологического семинара. Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2007 а. С. 223225.

82. Поздняков А.В. Самоорганизующиеся бинарные структуры // Биниология, симметрология и синергетика в естественных науках:

83. Материалы V-й междунар. конф. Тюмень: ТюмГНГУ, 2007 б. С. 2935.

84. Поздняков А.В., Шуркина К.А. Новый методологический подход к анализу функционирования агроэкосистем // Вестник Томского государственного университета. 2008. № 316. С. 206-212.

85. Практикум по кормлению сельскохозяйственных животных / Под ред. Л.В. Топорова, А.В. Архипова, Р.Ф. Бессарабова и др. М.: Колос, 2004. 296 с.

86. Прохоров Б.Б. Экология человека: эволюционный аспект // Эволюционная и историческая антропоэкология. М.: Наука, 1994. С. 47-66.

87. Прищеп Л.Г. Методика биоэнергетической оценки эффективности технологий в орошаемом земледелии. М., 1989. С.66-69.

88. Реймерс Н.Ф. Экология. М.: «Россия Молодая», 1994. 367 с.

89. Родичев В. А. Основные направления экономии топливно-энергетических ресурсов в растениеводстве // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1986. № 9. С. 6-8.

90. Росновский И.Н. Устойчивость экосистем: введение в проблему и методы исследования. Томск: Изд. "Спектр" ИОМ СО РАН, 1997. 52 с.

91. Рубин И.И. Физиократы. М., 1926. С. 84-85.

92. Самуйленков М.Ю. Эмергетический подход к организации агроэкосистем // Самоорганизация и организация власти: Материалы 4-го Всерос. науч. сем. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. С. 162-164.

93. Самуйленков М.Ю. К вопросу о самоорганизации управления социально-экономических систем // Молодежь и пути России к устойчивому развитию: Тез. докл. Второй Республ. школы-конф. Красноярск, 2001. С. 191-193.

94. Сиротинский А.А. Слагаемые рентабельности // АПК: экономика, управление, 1997. №10. С. 8-15.

95. Смородин М.Б. Основы анализа рентабельности сельскохозяйственных предприятий М.: Статистика, 1997. 259 с.

96. Словарь "Термины и определения по охране окружающей среды, природопользованию и экологической безопасности". С-Петербург: Изд-во СПбГУ, 2001. 136 с.

97. Справочник зоотехника / Под ред. А.П. Калашникова, O.K. Смирнова. М.: Агропромиздат, 1986. 479 с.

98. Справочник по климату СССР. Ветер. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1967. Вып. 18.4.3,669 с.

99. Справочник по климату СССР. Облачность и атмосферные явления. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1970. Вып. 20. Ч. 5. 699 с.

100. Технологии использования возобновляемых источников энергии /, Дистанционный интернет курс. 2005. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ecomuseum.kz/dieret/dieret.html

101. Тихонов А.И. Проблемы экологии с позиций холизма. Курс лекций. Иваново: ИГЭУ, 2002. 184 с.

102. Троицкий А.А. Энергосбережение: возможности и перспективы // Экономист. 1994. № 2. С. 29-36.

103. Тэйнтер Д. Мир без нефти: как это будет // SUSTAINABLE ENERGY FORUM. Электронный ресурс. Режим доступа: http ://www. contr-tv.ru/common/1824/

104. Урсул А.Д. Устойчивое природопользование и эколого-энергетическая безопасность // Экология урбанизированных территорий. М.: Камертон. 2008. №2. С. 13-18.

105. Федоров В.М. Биосфера земледелие - человечество. М.: Агропромиздат, 1989. 240 с.

106. Фельдман О.В., Денисенко Е.А., Логофет Д.О. Эмергетический подход при оценке эффективности использования ресурсов //

107. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. М.: ВИНИТИ, 1998. С. 66-81.

108. Формирование агроэкосистем. Проблемы, эксперименты, проекты экологически чистых крестьянских хозяйств / Под ред. Кузьмичева Л. А. М.: ВНИИ технической эстетики, 1992. 99 с.

109. Форрестер Дж. Мировая динамика. М.: Наука, 1978. 164 с.

110. Фузелла Т.Ш. Энергетический подход к построению модели агроэкосистемы // Энергетика: экология, надежность, безопасность: Материалы 11-й Всерос. науч.-техн. конф. Томск: Изд-во ТПУ, 2005. С.305-308.

111. Фузелла Т.Ш. Мониторинг эколого-энергетического состояния агроэкосистемы Томской области // V Международный симпозиум «Контроль и реабилитация окружающей среды». Томск, 2006. С. 9698.

112. Фузелла Т.Ш. Методические аспекты оценки экологического риска сельскохозяйственного использования почв Западно-Сибирского региона // Там же. С. 177-178.

113. Фузелла Т.Ш. Энергетический подход к построению агроэкосистемы // Самоорганизация социальных систем: Сб. статей Всероссийского семинара Сиб. Академия гос. службы. Новосибирск: СибАГС, 2007. С. 122-127.

114. Химический состав пищевых продуктов. Т.1. М.: Агропромиздат, 1987. С. 13.

115. Черванев И.Г., Боков В.А. Развитие представлений о саморегулировании и самоорганизации рельефа // Самоорганизация и динамика геоморфосистем. Материалы 27 Пленума Геоморфологической комиссии РАН. Томск: ИОА СО РАН, 2003. С. 14-19.

116. Чесноков B.C. Сергей Андреевич Подолинский. М.: Наука, 2001. 347 с.

117. Чогут Г.И. Эффективность функционирования эколого-экономических систем в сельском хозяйстве: теория, методология, практика / Автореф. дисс. на соискание уч. степени доктора экон. наук. Воронеж, 2007. 45 с.

118. Шуркина К.А. Восстановление энергобаланса в агроэкосистемах // Глобальные проблемы и принципы устойчивого развития: Материалы XLVI Междунар. науч. студент, конф. «Студент и научно-технический прогресс. Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т,2008. С. 113-115.

119. Экология и экономика природопользования / Гирусов Э.В., Бобылев С.Н., Новоселов А.Л., Чепурных Н.В. М.: ЮНИТИ, 2000. 455 с.

120. Экология. Юридический энциклопедический словарь / Под ред. проф. Боголюбова С.А. М., 2001.131132133134135136137138,139.140,141,142,143.

121. Энциклопедия климатических ресурсов РФ / Под ред. Кобышевой Н.В., Хайруллина К.Ш. С-Петербург: Гидрометеоиздат, 2005. 319 с. Ясаманов Н. А. Основы геоэкологии. Учебное пособие для ВУЗов. М.: Академия, 2003. 352 с.

122. Bastianoni S., Campbell D., Susani L. The solar transformity of oil and petroleum natural gas // Ecological Modeling. 2005. Vol. 186. № 2. P. 212-220.

123. Bastianoni S., Brown M.T., Marchettini N. and Ulgiati S. Assessing energy quality, process efficiency and environmental loading in biofuels production from biomass // Biormass for Energy, Environment, Agriculture and Industry. 1995. P. 2300-2312.

124. Brown M. Т., Ulgiati S. Emergy evaluation of biosphere and natural capital //AMBIO. 1999. Vol. 28. №6. P. 145-155.

125. Cleveland C.J. Energy Flow in Biology // Ecological Economics. 1992. №6. P. 139-162.

126. Odum Howard T. Environmental accounting: EMERGY and environmental decision making. N.-Y., 1996. 370 pp. Odum Howard T. Simulation and evaluation with energy system blocks // Ecological Modeling. 1996. № 93. P. 155-173.

127. Conference. Mytilene, Greece. 2008. P. 40. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.aegean.gr/geography/earthconference2008/papers/papers/B04ID064.pdf

128. Shurkina К., Pozdnyakov A. Energy estimation of efficiency of functioning of agroecosystem // Studying, Modeling and Sense Making of Planet Earth: International Conference. Mytilene, Greece. 2008. P. 7475.

129. Tilley D.R., Swank W.T. EMERGY-based environmental systems assessment of a multi-purpose temperate mixed-forest watershed of the Southern Appalachian Mountains, USA // Environmental Management. 2003. P. 213-227.

130. Ulgiati S., Brown M.T., Bastianoni S. and Marchettini N. Emergy indices and ratios to evaluate the sustainable use of resources // Ecological Engineering. 1995. №5. P. 519-531.

Информация о работе

Шуркина, Ксения Алексеевна
кандидата географических наук
Томск, 2009
ВАК 25.00.36

Диссертация

Анализ функционирования агроэкосистем с позиции энергетического подхода - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы