Экологическое состояние и пути повышения эффективности агроландшафтов

Кандауров, Александр Юрьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологическое состояние и пути повышения эффективности агроландшафтов
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологическое состояние и пути повышения эффективности агроландшафтов"

На правах рукописи

с^

Кандауров Александр Юрьевич

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АГРОЛАНДШАФТОВ (ХОПЁРО-ДОНСКОЕ МЕЖДУРЕЧЬЕ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ)

Специальность: 03.02.08 - экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

21 НОЯ 2013

Воронеж-2013

005538583

Работа выполнена на кафедре землеустройства и ландшафтного проектирования ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I»

Научный руководитель: доктор экономических наук, профессор Лопырев Михаил Иванович

Официальные оппоненты: Ахтырцев Анатолий Борисович

доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный педагогический университет», кафедра физической географии, профессор

Трегубое Олег Викторович

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», кафедра ландшафтной архитектуры и почвоведения, заведующий кафедрой

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет»

Защита состоится 21 ноября 2013 г. в 1330 часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.01 созданного при ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, тел. (факс) 8(473)253-76-51.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

Автореферат разослан 18 октября 2013 г. и размещен на официальном сайге http:/vakedgov.ru

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные подписями и печатью) просим направлять по адресу: 394087, Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ВГЛТА, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.034.01. Факс: 8(473)253-76-51; E-mail: nis@vglta.vmiu

Ученый секретарь ,—

диссертационного совета Капитонов Дмитрий Юрьевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Планетарные перемены климата ведут к учащению аномальных явлений природы. Они вызываются многими причинами: изменение течения Гольфстрим, увеличение содержания углекислого газа в атмосфере, а так же антропогенным фактором.

Антропогенный фактор нанёс агрсшандшафту и плодородию почв существенные изменения, а это повлияло на учащение острозасушливых лег, проявляющихся в разные периоды вегетации растений, изменение состояния поверхностных и подземных вод, усиливая развитие негативных процессов: эрозии, дегумификацию, засоление и.т.д.

До прихода земледельческого населения в Хопёро-Донское междуречье влияние хозяйственной деятельности кочевых скотоводческих племён на природные условия земли было незначительное. С приходом земледельческого населения стала происходить активная вырубка лесов и их выжигание, что заметно сказалось на ландшафте.

На начальном этапе растениеводства на 1 кДж человеческой мускульной энергии, затраты на обработку почвы, земледелец получал от 5 до 15 кДж растительной пищи. С интенсификацией земледелия ситуация коренным образом изменилась - для получения 1 кДж пищи человек затрачивает от 10 до 20 кДж энергии. В США количество энергии, затрачиваемой на 1 кДж производимой пищи на пашне, возросло в 10 раз, а урожайность увеличилась всего в 2 раза. Общая энергетическая эффективность сельскохозяйственного производства (соотношение вкладываемой и получаемой с готовой продукцией энергии) снижается во всех странах. Аналогичная тенденция и в Хопёро-Донском междуречье.

Следует признать, что в настоящее время даже хозяйства с рентабельным землепользованием развиваются в рамках «экологического принципа обманчивого благополучия». Все дело в том, что при оценке конечных результатов сельскохозяйственного производства учитывается только производственный эффект. Деградация почв и ухудшение окружающей среды в целом не принимается во внимание, в результате чего часть чистого дохода является не реальной, мнимой величиной, так как общество вынуждено будет израсходовать его для восстановления утраченного плодородия и природной среды, необходимой для функционирования агроэкосистсм.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью совершенствования методики рационализации землепользования на эколого-ландшафтной основе.

Состояние изученности проблемы по снижению экологического кризиса и развитию эколого-ландшафтных систем землепользования.

Осознание угрозы экологической катастрофы заставляет человечество все глубже осмысливать коллизии общества и природы. Человечество не создает механизма, который бы позволил ему «вписаться» в природу, а наоборот, делает все, чтобы подняться над нею, победить её.

Ознакомление с зарубежной и отечественной литературой по эколого-ландшафтной системе землепользования показывает, что система природопользования и аграрного производства претерпевает серьёзные изменения. Количество научных работ по эколого-ландшафтной системе землепользования растет, но в связи с изменениями в социальной, культурной и производственной жизни открываются новые горизонты научных исследований, что послужило поводом к написанию данной диссертации.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является совершенствование существующих теоретических и методических основ эколого-ландшафтной системы землепользования и методы её проведения в условиях деградации окружающей агроэкосисгемы (на примере Хопёро-Донского междуречья). Ч^4/

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи: (\

> провести перевод тюркской топонимики агроландшафтов Хопёро-Донского междуречья лесостепной зоны для понимания состояния местности до прихода земледельческого населения в «Дикое поле»;

> определить влияние населённых пунктов на экологическое равновесие;

> изучить рабочие направления построения эколого-ландшафтных экосистем;

> оценить потенциал лесных полос в острозасушливые годы;

> изучить влияние агроландшафтов на производство экологически чистой продукции;

>■ разработать модели эколого-ландшафтной системы землепользования на примере балочно-полевого агроландшафта с собирающими водосборами лесостепной зоны.

Методы исследования. Методика научных исследований в области агроландшафтоведения и формирования ландшафтных систем землепользования значительно отличается от традиционных методик, где результаты опытов можно видеть в коротком промежутке времени.

Ландшафтные исследования нельзя проводить на деляночных участках и за короткое время 3 - 5 лет. Ландшафтные изменения проявляются в исторически длительный период (20 - 100 и более лет). При решении задач применялись следующие методы:

• метод полевых наблюдений;

• метод историко-генетический на основе обобщения естественно - исторической литературы и научно-аналитических наблюдений;

• метод картографический;

• метод топонимических исследований.

Объекты и предмет исследования. Объектами исследования являются агроландшафш Хопёро-Донского междуречья лесостепной зоны, топонимика тюркских названий агроландшафтов, материалы реформ и законодательств России, по сельскому и лесному хозяйству влияющих на создание агроландшафтного землепользования. Предмет исследования -экологический потенциал компонентов агроландшафта Хопёро-Донского междуречья их роль в стабилизации экосистем и агросред с отражением связей между культурным растительным сообществом и диким животным миром.

Теоретические основы исследования. Проблемы, связанные с надвигающимся экологическим кризисом в землепользовании, изучены в работах: В.В. Докучаева, Б.П. Ахтырцева, А.Б. Ахтырцева, С.Н. Волкова, С.Ю. Булыпша, Б.И. Кочурова, АА. Варламова, В.Н.Жердева, СА. Удачина, М.Н. Заславского, АН. Каштанова, ИЛ. Здоровцева, В.И. Кирюшина, В Д. Постолова, Д.И. Чечина, НА. Харченко, СМ. Матвеева, МЛ. Лопырева и другие.

Научная новизна исследования состоит в:

1. исследовании ранжированных особенностей экологизации использования компонентов и элементов агроландшафтов - потенциала экологических систем землепользования на ландшафтной основе, сельских населенных пунктов, балочно-полевых и придорожных земель и др;

2. уменьшении отрицательного влияния засух и эрозии почв на урожайность сельскохозяйственных культур на региональном уровне;

3. анализе экосистем «АЭС - агросреда»;

4. разработке типовых моделей экологически устойчивых агроландшафтов для земледелия;

5. изучении топонимики Хоперо-Донского междуречья с целью определения связей с современностью.

Достоверность результатов обусловлена использованием обширного литературного и архивного материала о свойствах почв и современного состояния почвенного покрова Хопёро-Донскош междуречья лесостепной зоны, актуальных картографических материалов, современных способов обработки и анализа данных.

Практическая значимость работы. Разработаны рекомендации по рациональному использованию и охране земельных ресурсов в Хопёро-Донском междуречье. Результаты исследований использованы: для совершенствования системы землепользования в ОАО «Новонадеждениское» Аннинского района и других. На основе диссертации был выпущен буклет «Создание устойчивого земледелия на эколого-ландшафтной основе». Буклет был передан для использования в сельскохозяйственные предприятия Воронежской области.

Защищаемые положения:

1. Особенности тюркской топонимики для понимания состояния агроландшафтов до прихода земледельцев в Хопёро-Донское междуречье с целью использования в наше время.

2. Влияние лесных мелиораций на ветровой и гидрологический режимы почвы, в т.ч. на интенсивность выщелачивания карбонатов.

3. Эколого-ландшафтное землепользование создает условия для производства экологически чистой продукции, в связи с сокращением применения химических средств в растениеводстве и биологизацией земледелия.

4. Между всеми компонентами агроландшафта имеются связи энергетические и вещественные, основанные на природно-экологических обменных процессах. Сущность внедрения эколош-ландшафтных систем землепользования заключается в приближении функций агроэкосистем к функциям естественных (природных) экосистем.

5. Конструирование типичных моделей агроландшафтов в Хопёро-Донском междуречье лесостепной зоны.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава землеустроительного факультета Воронежского государственного аграрного университета имени Императора Петра I (2009,2011); на всероссийской научно-практической конференции (Москва, 2010).

По теме диссертации опубликовано 6 статей, в том числе 2 в журналах, входящих в перечень списка ВАК

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, выводов и рекомендаций производству общим объёмом 132 страницы машинописного текста. Она содержит 13 табл., 24 рис., 3 прил. Список используемой литературы включает 137 наименований.

Личный вклад автора заключается в проведении полевых исследований, сборе и обработке статистических данных, разработке рекомендаций по рациональному использованию земельных ресурсов в Хопёро-Донском междуречье.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность, предотвращения экологического кризиса и воспроизводство плодородия почв при внедрении эколого-ландшафтной системы землепользования: показывается научная новизна, раскрывается теоретическая и практическая значимость полученных результатов исследований, значение агроландшафтов в получении экологической чистой сельскохозяйственной продукции.

В первом разделе «Агроландшафты Хопёро-Донского междуречья лесостепной зоны. Ландшафтные компоненты как биологические ресурсы системы землепользования»

агроландшафш рассматриваются, как биологический ресурс системы землепользования. Это обстоятельство является основой всей диссертации. Агроландшафт состоит из компонентов, каждый из которых располагает своим собственным биологическим потенциалом (лесные полосы, водоёмы, пруды, многолетние насаждения и. т. д.). В задачу исследования входило углубление знаний экологического потенциала каждого компонента. Пока не все компоненты, достаточно полно изложены в литературе (например: населенный пункт, как компонент экосистемы, потенциал лесных полос в острозасушливые годы). Эти и до. компоненты были исследованы из-за недостаточной изученности.

1.1 Древние ландшафты и современность. Особенности тюркской топонимики агроландшафтов Хопёро-Донского междуречья

Изложена существующая тюркская топонимика агроландшафтов Хопёро-Донского междуречья для понимания того состояния природы, которая была до прихода земледельческого населения. Для более эффективной работы по созданию устойчивой эколого-ландшафтной системы землепользования необходимо знать историю рельефа местности и среды в целом.

Долгое время пространство, в которое входило и Хопёро-Донское междуречье, было покрыто вечными льдами; тогда как левое нагорье побережья Волги омывалось волнами Арало-Каспийского бассейна (Наши степи прежде и теперь..., 1936).

Равновесие между результатами жизнедеятельности человека как биологического вида и природой сохранялось до тех пор, пока первобытные люди жили охотой и собирательством.

При переходе к скотоводству и земледелию человек принёс первые конфликты с окружающей средой: началась эрозия почв при их распашке, засоление при ирригации. Леса и прерии через подсечно-огневой способ уступили место пастбищам и землям для пахоты.

Приводится перевод названий рек и местностей, которые нам оставили скотоводы. Река Битюг (Битек) - рубеж, граница, рубеж между лесостепью и степью, который впадает в Дон вблизи современного г. Павловска. Можно утверждать, что лесостепь занимала площадь не менее половины Воронежской области. В подтверждении тому река Токай - на всех тюркских языках бывшего СССР, означает одно - лес. Лес был настолько густой вдоль рек, что невозможно было поить скот для кочевых тюркских народов, и эта особенность ландшафта становилась названием. В своей топонимике названий тюрки старались подчеркнуть природную особенность местности. Савала - чистое место, Еманча - плохая речка, Кисляй - родник, Кара-Чан - черный котёл, Елань - змея, Курлак - мокрое место, Тамлык - хвойный лес, Эртиль - новая земля, Толучеевка -полноводная река, Тойда - праздник.

Приведенные названия рек с тюркского означают особенности агролацдшафта. Всё это говорит о том, что скотоводческие племена, живя в степях, понимали ранимость окружающей среды и в • своих названиях старались подчеркнуть природные особенности окружающей местности.

На данный момент лесистость Воронежской области около 11% (по материалам ГНУ ВНИИЗиЗПЭ). Распаханность территории области около 67,3% (ГЛ. Черкасов, 2004).

Подсчитано, что в условиях ЦЧЗ каждый гектар пашни ежегодно теряет 0,5 - 1,0 тонну гумуса, а это составляет ОД - 0,5% его общего запаса в почве. 100 лет назад основная часть земель Воронежской области содержала 7-10% гумуса, при этом на значительной площади количество его достигало 10 - 13%. Сейчас земель, содержащих 10 - 13% гумуса, не осталось. Резко уменьшилось площадь почв, содержащих 7-10% гумуса, возросла площадь с содержанием 4 -7%, и появились почвы с 2 - 4% гумуса (МЛ. Лопырев, 2004). В связи с этим актуальной остаётся тема развития землепользования на эколого-ландшафтной основе.

Сущность эколого-ландшафтного подхода заключается в том, что деятельность человека осуществляется с максимальным учетом разнообразия природных условий территории и

имитаций природных процессов. Ландшафтное землепользование - это «биосферное землепользование». Оно представляет собой учение В.В. Докучаева, помноженное на достижения экологической науки, являющееся надежной альтернативой старым техногенным системам землепользования. В задачи эколого-ландшафтного землепользования входит:

• остановить эрозию почв;

• улучшить водный режим;

• уменьшить интенсивность засухи;

• создать условия для стабилизации и повышения плодородия почв;

• создать устойчивые экологические системы, улучшающие агросреду и условия для воспроизводства естественной растительности и животного мира;

• обеспечить биологизацию земледелия и повышение его экономической эффективности.

1.2 Анализ экосистемы «АЭС-агросреда»; пути совершенствования экосистемы на

примере Нововоронежской атомной электростанции

В России строится 9 атомных энергоблоков, а именно: энергоблок № 4 (БН-800) Белоярская АЭС в Свердловской области; энергоблоки № 1, 2 Ленинградская АЭС-2 в Ленинградской области; энергоблоки № 3, 4 Ростовской АЭС; энергоблоки № 1, 2 Балтийской АЭС в Калининградской области; энергоблоки №1,2 Нововоронежской АЭС-2 в Воронежской области (рис. 2).

Рис. 2. Проект строящейся Нововоронежской АЭС-2

Строительство атомной станции, как и любого крупного промышленного предприятия не может обойтись без вмешательства в жизнедеятельность природных объектов и оказывает определённое влияние на экосистему в целом.

Воздействия техногенного характера на окружающую среду при строительстве и эксплуатации атомных станций многообразны: химические, физические, радиационные и другие факторы.

Чтобы избежать разрушение природных экосистем при строительстве и эксплуатации АЭС, необходимо определить и нормативно зафиксировать, предельные поступления вредных веществ в организм особей и растений, которые могли бы вызвать неприемлемые последствия на уровне популяций. Иначе должны быть известны экологические ёмкости экосистем (экологическая ёмкость это способность природной среды принять и трансформировать определенное количество

вещества и энергии при устойчивом её функционировании в заданном режиме), величины которых не должны превышаться при техногенных воздействиях.

При нормальной эксплуатации АЭС «чище» в экологическом отношении ТЭС на угле. Сжигание миллионов тонн органического топлива на тепловых станциях сопровождается поступлением в атмосферу не только различных аэрозолей и пыли, но и радиоактивных элементов, содержащихся в топливе. В этом отношении ТЭС «грязнее» АЭС. Но при авариях АЭС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей и экосистемы. Радиоактивному загрязнению подвергаются тысячи квадратных километров территории. К настоящему времени до конца не решена проблема хранения продуктов ядерного производства их захоронения и переработки отработанных тепловыделяющих элементов. Отходы образуются на всех технологических циклах, от добычи руды, до захоронения (переработки) отработанного топлива и отходов его переработки.

Объемы отходов различной активности (от низкоакгивных — руда, отходы производства двуокиси урана, до высокоактивных — отработанное топливо) измеряются тысячами и миллионами тонн (м3) на каждую тонну ядерного топлива. Таким образом, обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от возможных вредных воздействий АЭС -крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая её будущее.

В контексте исследования по влиянию АЭС на окружающую среду на примере Нововоронежской АЭС проведем анализ почв на наличие удельной активности и мощности полевой эквивалентной дозы у - излучения на прилегающих территориях к атомной станции и рассмотрим проблему изменения гидрологического режима р. Дон в среднем его течении.

Исследования почв проводились с применением прибора-радиометраРКСБ-104 и с учётом розы ветров, наибольший вектор которой — южного направления, а также северо-западного.

Данные исследований приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Удельная активность и мощность полевой эквивалентной _дозы у—излучения_

Направление и удаление от АС, м Слой, см Удаленная активность, Се137, Бк/кг* Мощность полевой эквивалентной дозы у-излучения, мкЗв/час**

Юго-восток -//- 100 м 0-5 3,8 х Ю"8 0,14

-II- 20-30 4,3 х Ю"8 0,15

-//-500 м 0-5 5,4 х Ю^ 0,17

-II- 20-30 3,8 х Ю"8 0,15

-//-1000 м 0-5 2,8 х Ю"8 0,17

-II- 20-30 3,0 х Ю"8 0,11

* - территория считается загрязненной при у ровне удельной активности 1 х 10"7;

* - безопасная мощность излучения ОДЗ мкЗв/час

Судя по величине удельной активности, варьирующей в пределах 2,8-5,4x10"8 Бк/кг, территория, прилегающая к атомной станции, не загрязнена, т.к. загрязненным считается уровень 1хЮ"7. Различия удельной активности поверхностного слоя и слоя 20-30 см незначительны. Судя по величине мощности полевой эквивалентной дозы у-излучения, варьирующей в пределах 0,110,17 мкЗв/час, она ниже безопасной - 0,23, что соответствует уровню естественных фоновых значений, характерных для Центральной Европейской части России/

В пределах региона Нововоронежской АЭС и АЭС-2 протекает р.Дон. Нововоронежская атомная станция является одним из самых крупных потребителей воды на технические нужды из поверхностного водного объекта реки Дон в среднем его течении, а с вводом 1 блоков АЭС- 2 в 2014 и 2 блока 2015 забор воды из реки Дон возрастет. Относительно влияния АЭС на гидрологический режим Дона необходимо отметить, что Правобережье реки Дон характеризуется

малой облесённосгью территории, что провоцирует развитие эрозионных, оползневых и карстовых процессов. Все это приводит к значительным потерям почвы от эрозии и дальнейшему обмелению реки. Как итог — дестабилизация гидрологического режима р. Дон в среднем его течении. Для более гармоничного сочетания АЭС как компонента агроландшафта Придонья целесообразно проводить апробированные методики эколого-ландшафтного землепользования, включающие в себя (лесные и гидротехнические мероприятия) цель которых предотвращения дальнейшего смыва почвы в реку и стабилизация экологического состояния реки Дон.

и Аспекты учёта экологических факторов и информации на уровне экономических категорий при организации землепользования

О роли экологического фактора в управлении. Экологический фактор и экологическую информацию следует считать как экономическую категорию, учет которой необходимо будет приводить к поиску и разработке новых ресурсосберегающих и малоотходных технологий. Дело в том, что фактически прежние технологии и методы не включали в рассмотрение на уровне экономических категорий экологический фактор, а потому оказались сегодня затратными и экологически разорительными. Отсюда можно сделать вывод о необходимости привлечения и использование экологической информации как одной из самых существенных компонентов экономики. В свете новых подходов представляется также, что роль этой компоненты будет быстро возрастать. Иными словами, продуцирование экологической информации и её учёт в экономических планах и моделях является необходимым экономическим процессом, а сама экологическая информация в виде баз данных имеет экономическую категорию товара. Базы данных экологической информации, как специфический товар, могут представлять интерес. Уместно ввести в рассмотрение обобщённый показатель, который отражал бы экономическую значимость экологической информации. В числе мероприятий, обеспечивающих место экологии в экономике, является следующее:

• эколого-ландшафтная организация систем землепользования;

• разработка и освоение ресурсо и энергосберегающих технологий.

1.4 Сельскохозяйственный населённый пункт как компонент агроландшафтной экосистемы

При анализе населенных пунктов с точки зрения эколого-ландшафтного землепользования в Хопёро-Донском междуречье были сделаны следующие выводы:

• для того чтобы населённые пункты становились стабилизирующими постоянно действующими экологическими компонентами ландшафтной системы землепользования, необходимо разрабатывать для каждого села фитоценозный проект;

• в каждом населенном пункте необходима своя структура ландшафта, при оптимальном соотношении угодий — пашни, леса, луга и воды;

• реконструкция ландшафта сельских территорий должна учитывать многоотраслевой аспект хозяйства, позволяющему оптимально «вписываться» в природную среду не нарушая экологического равновесия и усиливая её возможности в борьбе с аномальными явлениями природы.

Во втором разделе «Влияние постоянно действующих стабилизирующих компонентов на урожайность сельскохозяйственных культур в засушливые годы» изучаются энергетические и вещественные связи между компонентами агроландшафта для углубленного и рационального построения экологических ландшафтов и систем землепользования.

2.1 Методы эколого-экономической оценки почв; влияние природных аномалий на урожайность сельскохозяйственных культур

Наряду с предотвращением эрозии почв и уменьшениям интенсивности засухи, важнейшими задачами эколого-ландшафтного землепользования является создание условий для стабилизации и повышения плодородия почв, устойчивости экологической системы на основе биологизации производственных процессов. Особенность и новизна предлагаемой системы землепользования

заключается в том, что вопросы пищевого, водного и теплового режимов решаются не в целом по всей территории, а в рамках выделенных относительно самостоятельных природно-территориальных комплексов. Особую важность в данной системе приобретает курс на биологизацию землепользования - это расширение площади под лесными насаждениями и лугом, посевом бобовых культур и другие приёмы. Предлагаемая концепция лесомелиоративной оптимизации природопользования аграрных ландшафтов Черноземья предусматривает значительное увеличение облесения пашни до 5-6%, а общей лесистости до 18-20% при сокращении оптимальной площади полей среди системы лесных полос до 25-35 га. В последнее десятилетие учёными Воронежского НИИСХ им. В.В. Докучаева разработаны и активно внедряются новые способы создания полезащитных и стокорегулирующих лесных полос, обладающих высокой мелиоративной эффективностью, биологической устойчивостью и хозяйственной ценностью. Из числа новых разработок большое внимание заслуживает способ создания лесных полос с прерывистым профилем древостоя, который с положительным балансом решает проблему депрессиональных признаков большинства сельскохозяйственных культур в пределах 10-15 м.

Нами были проведены изыскательские работы на полях хозяйства северо-западней п.г.т. Анны Воронежской области (рис. 3), и выявлены следующие закономерности влияния лесополос на физико-химический состав почв. Полученные данные приведены в таблице 2.

Рис. 3. Схема расположения исследуемых почв Морфологическое описание исследуемых почв:

АпахО-21 21 Влажный, тёмно-серый, тяжелосуглинистый, комковато-порошисшй, слабо уплотнён, много мелких корней, переход ясный по плотности и структуре

А 21-48 27 Влажный, тёмно-серый с лёгким побурением в нижней части, тяжелосуглинистый, зернистый, тонкопористый, слабо уплотнён, мелкие кротовины, корней мало, слабое вскипание с 46 см.. переход по цвету ясный

АВ 48-70 32 Влажный, серый с буроватым оттенком, тяжелосуглинистый, зернистый, уплотнён, мелкие корни, вскипание умеренное, кротовины, переход по цвету постепенный

Вк 70-100 30 Влажный, тёмно бурый, тяжелосуглинистый, крупнокомковатый, пористый, перерыт, обильный псевдомицелий карбонатов, вскипание бурное

Чернозём типичный, среднегумусный, среднемошный, тяжелосуглинистый на покровных

лёссовидных суглинках.

Таблица 2 - Состав и физико-химические свойства исследуемых почв

Образец (м) рН Гумус, % S | Нг | Е V, %

водн. соль мг.-экв/lOO г почвы

Восток 0 6,23 5,08 5,20 38,37 4,08 42,45 90

50 6Д6 5,33 6,85 37,59 2,38 39,97 94

100 6,22 5,18 5,33 41,20 2,82 44,02 94

250 6,40 5,61 5Д5 39,65 1,83 41,48 96

Запад 50 6,38 5,20 6,69 38,88 3,01 41,89 93

100 6,42 5,26 6,85 36,82 2,76 39,57 93

250 6,51 5,43 6,69 38,88 2,22 41,10 95

Север 0 6,50 5,60 6,90 38,11 2,48 40,59 94

50 6,36 5,37 7,31 41 ДО 2,60 43,80 94

100 6,43 5,33 7,72 37,85 2,82 40,67 93

250 6,92 5,82 6,49 36,05 1,44 37,49 96

Юг 50 6,62 5,59 6,90 38,88 2,13 41,01 95

100 6,44 5,40 6,38 39,91 1,96 41,87 95

250 6,47 5,33 7,21 43,00 2,04 45,04 95

Величина рН водной вытяжки, характеризующая актуальную кислотность, варьирует в пределах одной градации - близкой к нейтральной (6-7).

Величина рН солевой вытяжки характеризует обменную кислотность и варьирует в пределах двух градаций - слабокислой (5,1 - 5,5) в приполосном и близкой к нейтральной (5,6 - 6,0) в межполосном пространстве.

Величина гидролитической кислотности варьирует в широких пределах 1,44-4,08 мг.-экв/100 г почвы, т.е. от нейтральной (< 2,0 мг.-экв/100 г почвы), до среднекислой (4,1-5,0 мг.-экв/100 г почвы).

Величина суммы обменных оснований оценивается по общепринятой градации как очень высокая (>30 мг.-экв/lOO г почвы).

По содержанию гумуса почвы относятся к мало и среднегумусным (4-6 и 6-8%). Лесные полосы оказывают влияние и на гумусонакоппение. Общей закономерностью является пониженное содержание гумуса в приполосном пространстве, рост его содержания при удалении от лесных полос на 50,100 м и снижение при удалении на 250 м.

На южной экспозиции изменение содержания гумуса имеет иной характер. В приполосном пространстве содержание гумуса 6,90, при удалении от лесной полосы на 100 м оно снижается до 6,3 8 и повышается до 7,21 % на расстоянии 250 м.

Известное в науке влияние лесных полос сводится, как правило, к их ветро и водорегулирующим функциям. Однако перераспределение снега в пределах влияния лесных полос существенно влияет не только на водный баланс территории, но и на свойства и режимы почв.

Это влияние мало изучено, т.к. основное внимание традиционно уделялось регулированию ветрового и водного режимов защищаемых территорий. Конечно, при изучении влияния лесных полос необходимо учитывать не только их расположение - ориентацию относительно сторон света, но и рельеф местности и особенно микрорельеф.

Влияние микрорельефа на пестрогу почвенного покрова плакоров в условиях лесостепи, к сожалению, мало изучено. Известно, что черноземы на подгиповом уровне разделяются по глубине залегания карбонатов относительно к гумусовому горизонту. Глубина залегания видимых карбонатов свидетельствует о среднемноголегней глубине промачивания почвы атмосферными осадками.

Понижения в рельефе с глубиной вреза уже с 5 см оказывает влияние на перераспределение атмосферных осадков. Повышенное поверхностное увлажнение микропонижений за счет перераспределения осадков по элементам микрорельефа способствует ускоренному

выщелачиванию карбонатов. Именно поэтому, в двух разрезах, заложенных иногда на расстоянии менее 3-5 метров друг от друга (на разных формах микрорельефа), карбонаты залегают на разной глубине. На микропонижениях она всегда больше. Поэтому в массиве чернозема типичного можно обнаружить выщелоченный чернозем, занимающий иногда значительную площадь.

По мнению (И. А. Соколова, 1990) на направление почвообразования влияют:

1) богатство пород легковыветривающимися минералами, содержащими Са, Fe, А1, именно эти три элемента определяют гумусовое состояние и дифференциацию почвенного профиля;

2) содержанием в почве карбонатов, которые длительное время препятствуют выщелачиванию, и способствует сохранению нейтральной реакции и насыщенности ППК кальцием.

По нашему мнению второй фактор не просто самый важный, а определяющий существование чернозема как почвенного типа.

О наличии разной степени выщелачивания карбонатов в почвах межполосного пространства наиболее убедительно свидетельствуют величины рН водной и солевой вытяжек, гидролитической кислотности и степени насыщенности основаниями (в меньшей степени по сравнению с первыми тремя показателям).

Как правило, в приполосном пространстве (50-100 м) величины рН водной и солевой вытяжек заметно ниже, чем на межполосном пространстве (250 м). В приполосном пространстве величина гидролитической кислотности в 1,5-2 раза выше, чем в межполосном. Это указывает на выщелачивание карбонатов и подкисление почвы в приполосном пространстве.

Только на южной экспозиции эта закономерность не прослеживается, что вполне закономерно, т.к. здесь складывается; более напряженный гидротермический режим почвы, что и обусловливает резкое снижение интенсивности выщелачивания карбонатов. Более того, наблюдается обратная закономерность изменения величин рН водной и солевой вытяжек - они максимальны в при полосном и минимальны в межполосном пространстве.

Таким образом, выявлено, что лесные полосы влияют не только на ветровой и гидрологический режимы почвы, но и на режимы почвообразования, в т.ч. на интенсивность выщелачивания карбонатов.

Из выше приведённого можно сделать следующие выводы. Лесополосы для максимального снижения некоторых отрицательных моментов (переувлажнение, выщелачивание почв, устранение зон угнетения) необходимо проектировать прерывными, продуваемыми. При подборе пород деревьев необходимо учитывать почвенно-климатические условия. Периодически проводить в лесополосах санитарные рубки ухода и омолаживания.

Автор выражает свою благодарность за консультации в написании данного подраздела доктору сельскохозяйственных наук, профессору К.Е. Стекольникову.

2.2 Ранжирование агроландшафтов по составу и структуре угодий и урожайности в аномальные годы

Для объективного объяснения зависимости влияния в засушливое время на урожайность с-х. культур средостабилизирующих компонентов, нами был использован метод множественной корреляции. В основу был положен метод нормализации и выравнивания исходной информации, снимающий известные ограничения использования корреляционно-регрессионного анализа (ГА. Алексеев, 1971). Исследования проводились по известной схеме: 1) оценивалась теснота связи изучаемого признака с определяющими факторами; 2) производился анализ парных коэффициентов корреляции квантилей на наличие мультиколлинеарносги; 3) анализировались частные коэффициенты корреляции; 4) оценивалась достоверность установленного влияния факторов в уравнении регрессии через t критерий Сгьюдента; 5) анализировалась доля вклада аргументов в уравнение регрессии, ибо, как показал АА. Марков (Теория алгорифмов, 1984), если коэффициенты регрессии обладают максимальным весом, то удовлетворяется основной принцип

метода наименьших квадратов (минимум остаточной суммы квадратов), лежащий в основе построения уравнения регрессии; 6) оценивались частные коэффициенты эластичности.

Из полученных данных сделаны выводы:

При облесенности пашни в рамках от 2,5% до 6% происходит значительное увеличение урожайности (с увеличением облесения пашни на 1% урожайность увеличивается на 7,5 %). Таким образом, каждый дополнительно созданный процент лесных полос является одним из основополагающих инструментов в борьбе с засухой. Нами установлено, чтобы получать достаточно высокие и устойчивые урожаи сельхозкультур расстояние между полезащитными лесными полосами должно быть до 400 м. При этих условиях облесение пашни будет составлять около 3 % и более.

В третьем разделе «Пути экологической стабилизации и конструирование устойчивых агроландшафтов» для создания устойчивых эколого-ландшафтных систем землепользования необходимо типизирование агроландшафтов по тому ведущему компоненту, который в наибольшей мере предопределяет природный баланс. В условиях сложного рельефа и интенсивной эрозии почв Центрально - Чернозёмной зоны таким компонентом является рельеф с гидрографической сетью (водосбором), от которого зависит сток осадков и водный режим территории в целом. Именно этот компонент IV типа - балочно-полевой с собирающими водосборами мы взяли за основу при проектировании агроландшафтов в качестве пособия по устройству территории в разрезе агроландшафтной системы землепользования. Сюда относится лощинообразные и овражно-балочные водосборы, включающие остепнённые склоны, а так же примыкающие склоны полевых земель, сток осадков с которых существенно влияет на водный режим данного, относительно обособленного комплекса, характеризующегося общностью взаимосвязанных мероприятий по регулированию природного баланса Ландшафгао-водосборный подход определяет 5 основных типов агроландшафтов (М.И. Лопырев, 2004).

I тип - полевой ландшафт с равнинным типом местности. Это, как правило, пахотные земли с крутизной до 1°.

П тип - прибалочно-полевой с крутизной склона более 1°.

Ш тип - полевой агроландшафт с рассеивающими (выпуклыми) водосборами, с разными экспозициями, чаще всего представляющие массивы пашни с примыкающими к ним участками балочных земель.

IV тип - балочно-полевой агроландшафт с собирающими водосборами.

V тип - балочно-полевой агроландшафт, представленный совокупностью балочных ответвлений, сопряжённых склонов, лощин, ложбин, составляющих единую гидрографическую сеть («мятый рельеф»).

Географическое распространение разных типов агроландшафтов следующая: в северных и северо-восточных районах Воронежской и большей части Тамбовской областей наиболее распространены I и Ш типы, а в южных и западных районах Воронежской области IV и V типы.

При проектировании агроландшафтов в качестве пособия целесообразно иметь иллюстрированные схемы устройства территории, имитирующие природную территориальную организацию в разрезе ландшафтных экосистем (по типам агроландшафтов).

Мы предложили разработку типовых проектов экологически устойчивых агроландшафтов для землепользования.

Представленные ниже типовые проекты - приводятся нами в качестве принципиальных схем устройства агроландшафтов.

В приведенных проектах показано устройство агроландшафтов IV типа, как наиболее распространённого в условиях сложного рельефа Хопёро-Донского междуречья.

Мх'Ш1ао 1:15000

Условные знаки

I сад | саЕ | пруд ^к' -о! лееиап полоса

^ сенокос а с [ [ пастбище

Топографическая основа проекта агроландшафта балочно-полевого водосбора со сложным рельефом:

• Площадь агроландшафта - 486 га.

• Рельеф лощино-ложбинный, «мятый», эрозионно опасный.

• Лощина используется под посевы сельскохозяйственных культур.

• Почвы темно-серые, лесные, суглинистые, слабосмытые и чернозем оподзоленный, слабосмытый.

сложным рельефом до устройства

Условные знаки

□

севооборот полевой (свекловичный) | севооборот полевой

| севооборот почвозащитный

о □

проектируемая лесная полоса островные участки для дикой фауны проектируемый сенокос

пастбища на пашне \ ^ пастбище

сенокос

I I -

кормовой участок для диких животных и птиц

экотон при лесных п> агрофация Мв/ппощадь участка кустарниковые кулисы на пашне

ЕИ ЕЗ Ш В

---1 дорога

залужение ложбин

Рис. 5. Устройство агроландшафта балачно-полевого водосбора со сложным рельефом (план проектный)

Рис. 4. План территории балочно-полевого водосбора со агроландшафта (план предпроектный к рис. 5)

Ключевые элементы проекта (рис. 5):

1. Дифференцированное использование земель. На данном массиве планируется 3 вида севооборотов: свекловичный, полевой без свеклы с многолетними травами, почвозащитный с 70% многолетних трав. При этом выводится из оборота деградированная и малопродуктивная пашня под консервацию и постоянное залужение — 75 га (15%). Залужаются ложбины на пашне. Применяется безотвальная обработка.

2. Лесистость территории с 5,6 доведена до 8,2%. На склоновой пашне создаются кустарниковые кулисы через 100 м. Все новые лесные насаждения размещены по горизонталям.

3. Контурная обработка на всех полях в совокупности с другими мероприятиями остановят эрозию на пахотных землях. Улучшится водный режим, уменьшится ущерб от засухи и уменьшится вымерзание озимых.

4. Создана экологически целесообразная мозаичность ландшафтов, т.е. чередование участков пашни, леса, луга, многолетних трав. Средний размер обрабатываемого участка пашни составляет 25 га. Задача должного соотношения «поле-лес-луг-вода» близка к полному решению.

5. Создаются энтомологические заказники для опыления сельскохозяйственных культур, кормовые поля для диких животных, экотоны при лесных полосах. Формируются условия для энтомологической саморегуляции.

Условные знаки

р> л пастбище ■ лесная (голося

овраг* . ггруд

Топографическая основа проекта агроландшафта балочно-полевого водосбора с широким днищем и заовраженными балочными склонами:

• Площадь агроландшафта - 354,8 га.

• Рельеф: уклоны на пашне до 4-5°, на балочных склонах до 20°.

• Почвы: суглинистые, слабосмытые и чернозём обыкновенный слабо и средне смытый: почвы балочных склонов средне и сильно смытые.

Рис. 6. План территории агроландшафта балочно-полевого водосбора с широким днищем и заовраженными балочными склонами (план предпроектный к рис. 7)

Ключевые элементы проекта (рис. 7):

1. Дншце балки сохраняется в качестве пастбища.

2. На заовраженных склонах балки сплошное облесение.

3. Пашню, примыкающую к балке, из-за разных почв и эродированностии использовать в разных севооборотах.

4. Пруды по днищу.

5. Новая устойчивая экосистема.

В заключение следует отметать, что устройство агроландшафтов IV типа сложнее, чем I, П и Ш, Дело в том, что в нем преобладают водосборы собирающего характера. Если в Ш типе эрозионный сток паводковых и ливневых вод в значительной мере рассеивающий (поперечно-выпуклые склоны), то в IV типе он концентрируется, усиливая плоскосную и овражную эрозию. Здесь сравнительно большой упор делается на регулирование водного стока, как на склонах, так и

Пашггя

1 15000

на гидрографической сети (в балках, оврагах, ложбинах). Повышенное внимание уделяется устройству вершинных элементов балок и оврагов. Чаще проектируется на вершинах шюшны-перемычки с прудками, по днищам островные кустарниковые илофилыры каскадного характера.

Условные знаки

| пашня свекловичного севооборота | пашня полевого севооборота | пашня почвозащитного севооборота

□ постоянное залужение пашни и культурные пастбища

| 8К [овраги [' дЦ Лес

|.......^дорога ^ | пастбище

Рис. 7. Устройство агроландшафта балочно-полевого водосбора с широким днищем и заовраженными балочными склонами (план проектный)

В четвёртом разделе «Эколого-экономическая эффективность и опыт ландшафтного землепользования в Воронежской области» развивается необходимость внедрения эколого-ландшафтной системы землепользования в Воронежской области.

В развитых странах Европы, Азии и Америки в последнее время особое внимание стали уделять производству экологически чистой сельскохозяйственной продукции. Спрос на здоровую и экологически чистую сельскохозяйственную продукцию возрастает.

Ускоренное развитие рынка экологически чистой сельскохозяйственной продукции в настоящее время приобретает всё большую актуальность (А.Н. Таланова, В.П. Захаров, 2010). Уже сегодня объём экологического рынка оценивается в 600 млрд. долларов и темпы роста, значительно превышают средние темпы прироста мировой экономики. Приходится констатировать, что снизились качественные показатели пищевых продуктов, как отечественного производства, так и импортируемого. Сложившаяся ситуация может быть охарактеризована как весьма существенная угроза здоровью. Выходом из этого может быть переход на производство и потребление экологически чистой сельскохозяйственной продукции. Экологически чистая продукция сельского хозяйства - эта продукция, полученная на экологически чистой территории, без использования генномодифицированных ингредиентов, не наносящая вред окружающей среде, сертифицированная и обладающая социально-экономической эффективностью производства и потребления.

Но проведенные исследования свидетельствуют, цены на продукцию, произведённую в экологически чистой среде более чем на 30% выше, а розничные дороже в 1,6 - 2,4 раза по сравнению с ценами на продукцию произведенную традиционным способом. Таким образом, высокая цена на экологически чистые продукты может явиться сдерживающим фактором по повышению спроса на неё (А.Н. Таланова, В.П. Захаров, 2010). Один из значительных факторов способный заметно повлиял, на снижение себестоимости производства экологически чистой сельскохозяйственной продукции, является внедрение эколого-ландшафтной системы землепользования.

В эколого-ландшафтной системе землепользования создаются предпосылки, имитирующие природные экосистемы, где имеет место не только энтомологическая саморегуляция, но и фитопатологическая, что снижает применение химических средств защиты растений.

В порядке заключения отметим:

•Для производства экологически чистой продукции необходимо создавать эколого-ландшафтную систему землепользования.

• Оптимальная площадь поля (агрофации) при постоянно действующих стабилизирующих факторах является площадь, максимально приближённой к естественной экосистеме - 2535 га.

•Применение химических средств защиты растений свести к очаговому минимуму, путем экологической оптимизации ландшафтов.

• Шире применять биологические методы защиты растений от вредителей и болезней сельскохозяйственных культур.

•Внедрять экологические системы землепользования на ландшафтной основе во всех районах Воронежской области, примером которой может послужить сельхозартель «Дружба» Кантемировского района.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Экологизация природопользования и сельскохозяйственного производства - веление времени. Исследованы региональные особенности экосистем «поле-лес-луг-вода» с целью определения связей между природными и антропогенными компонентами для снижения ущерба от природных аномалий.

2. Особую актуальность приобретает разработка нового концептуального подхода к экологической информации как современной экономической категории. Предложен новый подход к анализу окружающей среды, как информационного блока, оптимизирующего все экономические построения и модели и являющегося одним из основных пунктов в развитии сельскохозяйственного производства. Дальнейшее развитие в решении згой задачи принадлежит компьютерному моделированию, в «проигрывании» разных сценариев воздействия агропроизводства на различные участки территории. Внедрять в сельскохозяйственное производство новые ресурсосберегающие технологии на основе эколого-ландшафтной системы земледелия, считая экологический фактор и экологическую информацию на уровне экономической категории.

3. Для создания эффективного адаптированного землепользования была изучена тюркская топонимика местностей Хопёро-Донского междуречья, позволяющая при проектирован™ биоландшафтов глубже учитывать состояние рельефа, окружающей среды, фауны и флоры несколько веков тому назад. Тюркская топонимика агроландшафтов Хопёро-Донского междуречья позволяет утверждать, что леса в Воронежской области занимали не менее 40% её территории.

4. Предложен путь по снижению выщелачивания карбонатов в депрессионных зонах лесных полос. Даны рекомендации по созданию постоянно действующих стабилизирующих компонентов агроландшафтов и формированию почвообразования по всей площади прилегающей к лесным полосам.

5. Впервые представлена схема экосистемы «АЭС-агросреда» с целью мониторинга безопасного влияния на примыкающие угодья сельхозпредприятий.

6. Сделан анализ и прогноз устройства агроландшафтов на землях находящихся в частной собственности. Развиты и дополнены рекомендации по внедрению агроландшафгаой системы землепользования в новых условиях.

7. Установлено, чтобы получать достаточно высокие и устойчивые урожаи сельхозкультур расстояние между полезащитными лесными полосами должно быть до 400 метров. При этих условиях облесение пашни будет составлять около 3% и более. Для стабилизации плодородия почв и других биоресурсов в Хопёро-Донском междуречье и других аналогичных природных регионах необходимо доведение лесистости территории до 18-20%, а в южной части лесостепи — до 25%.

8. Разработана модель экологической интерпретации пространства обитания дикой фауны на примере Аннинского района, которая применяется в хозяйствах ОАО «Новонадеждинское», фермерском хозяйстве Фоминова и частных охотничьих хозяйствах по оптимальному соотношению фауны и флоры.

9. Разработаны новые типичные модели агрояандшафтов и обоснована целесообразность их применения. В существующие методические приёмы проектирования агрсшандшафтов мы предложили ещё один — топонимический, который позволяет проследить динамику развития агроландшафтов не только в настоящее время, но и несколько веков назад, для более детального учета природно-климатических и эколого-хозяйственных условий землепользования.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Разработки автора диссертации вошли в пособие-альбом «Каталог проектов агроландшафтов и земледелие». Пособие рекомендовано к изданию Координационным советом аграрной политики Воронежской области по внедрению экологических систем земледелия на ландшафтной основе. Выполнен заказ департамента агропромышленного комплекса Белгородской области по тиражированию данного пособия для использования в с-х. предприятиях.

2. Рекомендуется внедрять типовые решения устройства агроландшафтов в с-х. предприятиях центрального района лесостепной зоны.

3. На основе диссертации бьш выпущен буклет «Создание устойчивого земледелия на эколого-ландшафтной основе». Буклет передан для использования в с-х. предприятия Воронежской области.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. *Адерихин В.В. Оценка влияния копмпонентов агроландшафта на формирование урожайности зерновых культур в засушливые годы / В. В. Адерихин, А. Ю. Кандауров, А. В. Линкина // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. -Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ. - Вып. 4(31), 2011. - с. 243 - 245.

2. *Кандауров AJO. Нововоронежская АЭС-2: Перспективы развития и экологические проблемы / AJO. Кандауров, К.Е. Стекольников // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель / Науч.-практ. ежемесячный журнал.- Москва; ГУЗ. - 2013. - № 6(102). - С. 77-78.

3.Лопырев М.И. Каталог проектов агроландшафтов / МЛ. Лопырев, В.В. Адерихин, AJO. Кандауров // Ресурсосберегающие технологии обработки почвы в адаптивном земледелии. Материалы Всероссийской научнопракгической конференции. М: Изд-во РГАУ - МСХА имени КА. Тимирязева, 2010. - с. 200 - 203.

4. Кацдауров А. Ю. Устойчивое земледелие на агроландшафтной основе/А. Ю. Кандауров // АгроВесгник. - Воронеж: Издательство БУВО «Воронежский областной центр информационного обеспечения АПК», 2012. - № 03(108) - с. 26-28.

5. Лопырев М.И. Каталог проектов агроландшафтов и земледелие / МЛ. Лопырев, К.Е. Стекольников, AJO. Кацдауров, .../ Научно-практическое пособие. Воронеж: Издательско-полиграфическая фирма «Полиарт», 2010 г. - с. 41-44,57-59.

6. Кандауров AJO. Создание устойчивого земледелия на эколого-ландшафтной основе/AJO. Кандауров//Буклет: Типография ФГБОУ ВПО ВГАУ.

* - публикации в списке рекомендованном ВАК.

Подписано в печать 17.11.2013 г. Формат 60x84 1/16. Объём 1,0 усл. п.л. Заказ №461 Тираж 100 экз. УОП ВГЛТА. 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кандауров, Александр Юрьевич, Воронеж

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I»

На правах рукописи

04201456532

Кандауров Александр Юрьевич

Экологическое состояние и пути повышения эффективности агроландшафтов (Хопёро-Донское междуречье лесостепной зоны)

Специальность: 03.02.08 - экология

Диссертация па соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор экономических наук,

профессор М.И. Лопырев

ВОРОНЕЖ 2013

Оглавление

Введение.......................................................................................... 4

Актуальность темы.............................................................................. 4

Состояние изученности проблемы........................................................... 6

Объекты и предмет исследования............................................................ 7

Теоретические основы исследования........................................................ 7

Исходные материалы........................................................................... 7

1{ель и задачи исследования................................................................... 8

Методы исследования........................................................................... 7

Достоверность результатов.................................................................... 7

Научная новизна исследования............................................................... 9

Апробация работы............................................................................... 9

Практическая значимость работы............................................................ 9

Личный вклад автора............................................................................ 10

Структура и объём работы..................................................................... 10

Раздел 1. Агроландшафты Хопёро-Донского междуречья лесостепной зоны. Ландшафтные компоненты как биологические ресурсы систем землепользования.................................................................. 12

1.1 Древние ландшафты и современность. Особенности тюркской топонимики агроландшафтов Хопёро-Донского междуречья............. 12

1.2 Экологические особенности придорожных земель и их влияние на сельскохозяйственные территории..............................................................18

1.3 Анализ экосистемы «АЭС-агросреда»; пути её совершенствования на примере Пововоронсжской атомной электростанции....................... 26

1.4 Аспекты учёта экологических факторов и информаций на уровне экономических категорий при организации землепользования.......... 32

1.5 Реформы земельного законодательства и их влияние на формирование агроландшафтов................................................. 37

1.6 Сельскохозяйственный населенный пункт как компонент агроландшафтной экосистемы................................................... 42

Раздел 2. Влияние постоянно действующих стабилизирующих компонентов на

урожайность сельскохозяйственных культур в засушливые годы...... 53

2.1 Методы эколого-экономической оценки почв; влияние природных аномалий на урожайность сельскохозяйственных культур................ 53

2.2 Экологическая ниша флоры и фауны и её влияние на урожайность сельскохозяйственных культур.................................................. 61

2.3 Ранжирование агроландшафтов по составу и структуре угодий и урожайности в аномальные годы................................................ 65

2.4 Экологическое влияние мелиоративных компонентов агроландшафтов на окружающую среду и урожайность с.-х. культур (на примере Аннинского района Воронежской области).................. 74

2.5 Экологическая интерпретация обитания дикой фауны в агроландшафтах..................................................................... 79

Раздел 3. Пути экологической стабилизаг^ии и конструирование устойчивых

агроландшафтов.................................................................... 84

3.1 Методические приёмы проектирования агроландшафтов.................. 84

3.2 Типичные модели агроландшафтов............................................. 88

Раздел 4. Эколого-экономическая эффективность и опыт ландшафтного

землепользования в Воронежской области.................................... 96

4.1 Агроландшафты и производство экологически чистой продукции...... 96

4.2 Агроландшафты и здоровье....................................................... 99

4.3 Устройство агроландшафтов на землях находящихся в частной собственности........................................................................ 102

4.4 Опыт эколого-экопомической эффективности агроландшафтов в ОАО «Иовонадеждинское» и других сельскохозяйственных предприятиях Воронежской области.............................................................. 107

Выводы и предложения........................................................................ 113

Рекомендации производству................................................................. 1 15

Список использованной литературы...................................................... 116

Приложения...................................................................................... 129

Введение

Актуальность темы. Планетарные перемены климата ведут к учащению аномальных явлений природы. Они вызываются многими причинами: изменение течения Гольфстрим, увеличение содержания углекислого газа в атмосфере, а так же антропогенным фактором.

Антропогенный фактор нанёс окружающей среде и плодородию почв существенные изменения, а это повлияло на учащение острозасушливых лет, проявляющихся в разные периоды вегетации растений, изменение состояния поверхностных и подземных вод, усиливая развитие негативных процессов: эрозии, дегумификацию, засоление и.т.д.

Па начальном этане растениеводства на 1 кДж человеческой мускульной энергии, затраты па обработку почвы, земледелец получал от 5 до 15 кДж растительной пищи. С интенсификацией землепользования ситуация коренным образом изменилась - для получения 1 кДж пищи человек затрачивает от 10 до 20 кДж энергии. В США количество энергии, затрачиваемой па 1 кДж производимой пищи на пашне, возросло в 10 раз, а урожайность увеличилась всего в 2 раза. Общая энергетическая эффективность сельскохозяйственного производства (соотношение вкладываемой и получаемой с готовой продукцией энергии) снижается во всех странах. Аналогичная тенденция и в Воронежской области.

только производственный эффект. Деградация почв и ухудшение окружающей среды в целом не принимается во внимание, в результате чего часть чистого дохода является не реальной, мнимой величиной, так как общество вынуждено будет израсходовать его для восстановления утраченного плодородия и природной среды, необходимой для функционирования агроэкосистем.

В результате стихийного «натиска цивилизации» постепенно на земле увеличивается аридизация. Уменьшается генетическое разнообразие растительного и животного мира, что, несомненно, влияет и на ландшафт природы. Необходимо введение новых форм и методов агропромышленного производства на принципах природно-антропогенной сбалансированности ресурсов, сохранения и улучшения окружающей среды. Необходимо принять закон, по которому в основу будет положено, прежде всего, улучшение средообразующих факторов землепользования. Создание федеральной независимой инспекции по контролю над состоянием почв и ландшафтов на территории РФ. Рациональная организация агроландшафтов и систем землепользования в их органической взаимосвязи должно стать основой сохранения и возобновления природных ресурсов, улучшения жизни и условий труда человека.

В Воронежской области принято областной Думой постановление № 973 от 26 сентября 1996 года «О внедрении природоохранных (эколого-лапдшафтных) систем землепользования в области». Условием внедрения ландшафтного землепользования является не только административное влияние, которого практически нет, но и пропаганда передовых хозяйств, достигших хороших результатов в улучшении средообразующих факторов. Многие научные учреждения разрабатывают концепции и методические рекомендации по формированию ландшафтных систем землепользования, но рабочих методик проектирования этих систем землепользования мало.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью устранения экологического кризиса, необходимостью совершенствования методики рационализации землепользования на эколого-ландшафтной основе.

Взаимоотношение человека с природой всегда волновала лучшие умы мира. В конце XIX - начале XX века В.В. Докучаев обосновал своё учение, которое стало фундаментальным для многих поколений учёных. Главным научным и практическим итогом деятельности В.В. Докучаева можно считать создание впервые в России на степных угодьях arpo-, гидро-, лесомелиоративных ландшафтов.

Следствием осознания необходимости- введения новых форм и методов производства на принципах природно-антропогенной сбалансированности ресурсов, сохранения окружающей среды явилось принятие во многих странах специальных законов. Рациональная организация агроландшафтов и систем землепользования в их органической взаимосвязи становится основой сохранения и возобновления природных ресурсов, улучшение жизни и условий труда человека [70].

Ознакомление с зарубежной и отечественной литературой по эколого-ландшафтной системе землепользования показывает, что система природопользования и аграрного производства претерпевает серьёзные изменения. Количество научных работ по эколого-ландшафтной системе землепользования растёт, но в связи с изменениями в социальной, культурной и производственной жизни открываются новые горизонты научных исследований, что послужило поводом к написанию данной диссертации.

Объекты и предмет исследования. Объектами исследования являются агроландшафты Хопёро-Донского междуречья лесостепной зоны, топонимика тюркских названий агроландшафтов, материалы реформ и законодательств России, по сельскому и лесному хозяйству влияющих на создание агроландшафгного землепользования. Предмет исследования -экологический потенциал компонентов агролапдшафта Хопёро-Донского междуречья их роль в стабилизации экосистем и агросред с отражением связей между культурным растительным сообществом и диким животным миром.

Теоретические основы исследования. Проблемы, связанные с надвигающимся экологическим кризисом в землепользовании, изучены в работах: В.В. Докучаева, Б.П. Ахтырцева, А.Б. Ахтырцева, С.Н. Волкова, С.Ю. Булыгина, Б.И. Кочурова, A.A. Варламова, В.Н. Жердева, С.А. Удачина, М.Н. Заславского, А.Н. Каштанова, И.П. Здоровцева,

B.И. Кирюшина, В.Д. Постолова, Д.И. Чечина, H.A. Харченко,

C.М. Матвеева, М.И. Лопырева и другие.

Исходные материалы. В основу диссертации положены данные собственных полевых и камеральных исследований автора, проводимых с 2007 по 2013 год на территории Хопёро-Донского междуречья. В полной мере использованы результаты анализов химико-аналитических, физико-химических и радиометрических с применением прибора РКСБ-104. Данные ФГУ «Черноземуправтодор». Столетние данные наблюдений метеостанции п.г.т. Анна за период с января 1911 по октябрь 2011 года, комитетов по земельным ресурсам и землеустройству Аннинского, Грибаповского, Борисоглебского, Эртильского и Новохопёрского районов. Федерально-регионального центра аэрокосмического и наземного мониторинга объектов природных ресурсов, управления Федеральной службы государственной регистрации кадастра и картографии по Воронежской области.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является совершенствование существующих теоретических и методических

основ эколого-ландшафтной системы землепользования и методы её проведения в условиях деградации окружающей агроэкосисгемы (на примере Хопёро-Донского междуречья).

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

> провести перевод тюркской топонимики агроландшафтов Хопёро-Донского междуречья лесостепной зоны Воронежской области для понимания состояния местности до прихода земледельческого населения в «Дикое поле»;

V- определить влияние населённых пунктов на экологическое равновесие;

> изучить рабочие направления построения эколого-лапдшафтных экосистем;

оценить потенциал лесных полос в острозасушливые годы;

> изучить влияние агроландшафтов на производство экологически чисюй продукции;

> разработать модели эколого-ландшафтной системы землепользования на примере балочно-полевого агролапдшафта с собирающими водосборами лесостепной зоны.

Ландшафтные исследования нельзя проводить на деляночных участках и за короткое время 3-5 лет. Ландшафтные изменения проявляются в исторически длительный период (20 - 100 и более лет). При решении задач применялись следующие методы:

- метод архивно-документальный о состоянии исследуемых процессов;

- метод полевых наблюдений;

- метод историко-гепетический на основе обобщения естественно -исторической литературы и научно-аналитических наблюдений;

- использование эколого-ландшафтпой аксиоматики как метода познания;

- метод картографический;

- метод дистанционного зондирования;

- метод топонимических исследований.

Достоверност ь результатов обусловлена использованием обширного литературного и архивного материала о свойствах почв и современного состояния почвенного покрова Хопсро-Донского междуречья лесостепной зоны, актуальных картографических материалов, современных способов обработки и анализа данных.

Научная новизна исследования состоит в: V- исследовании ранжированных особенностей экологизации использования компонентов и элементов агроландшафтов -потенциала экологических систем землепользования на ландшафтной основе, сельских населенных пунктов, балочно-полевых и придорожных земель и др;

> уменьшении отрицательного влияния засух и эрозии почв на урожайность сельскохозяйственных культур на региональном уровне;

> анализе экосистем «АЭС - агросреда»;

У разработке типовых моделей экологически устойчивых агроландшафтов для землепользования;

> изучении топонимики Хоперо-Донского междуречья с целыо определения связей с современностью.

государственного аграрного университета имени императора Петра I (2009, 2011); на всероссийской научно-практической конференции (Москва, 2010).

По теме диссертации опубликовано 6 статей, в том числе 2 в журналах, входящих в перечень списка ВАК.

Практическая значимость работы. Разработаны рекомендации по рациональному использованию и охране земельных ресурсов в Хопёро-Донском междуречье. Результаты исследования использованы: для совершенствования системы землепользования в ОАО «Повонадеждепиское» Аннинского района и других. На основе диссертации был выпущен буклет «Создание устойчивого земледелия па эколого-ландшафтной основе». Буклет передан для использования в сельскохозяйственные предприятия Воронежской области.

Исследования проводились на кафедре землеустройства и ландшафтного проектирования, а также на кафедре агрохимии и почвоведения Воронежского госагроуниверситета имени императора Петра 1 с использованием материалов кафедр, научной литературы, и опытных данных на основе личных натурнаблюдеиий за 2007-2013 гг.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Особенности тюркской топонимики для понимания состояния агроландшафтов до прихода земледельцев в Хопёро-Донское междуречье с целыо использования в нате время.

2. Влияние лесных мелиорации на ветровой и гидрологический режимы почвы, в т.ч. на интенсивность выщелачивания карбонатов.

3. Эколого-ландшафтное землепользование соз

Информация о работе

Кандауров, Александр Юрьевич
кандидата биологических наук
Воронеж, 2013
ВАК 03.02.08

Диссертация

Экологическое состояние и пути повышения эффективности агроландшафтов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы