Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Эколого-хозяйственная оценка агроландшафтов (на примере Иркутской лесостепи)

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Эколого-хозяйственная оценка агроландшафтов (на примере Иркутской лесостепи)"

Г) о д

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

На правах рукописи

РЖЕПКА Элина Анатольевна

ЭКОЛОГО-ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ОЦЕНКА АГРОЛАЩЩ1АФГОВ (НА ПРИМЕРЕ ИРКУТСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ)

Специальность 11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Авторефер а.т диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Иркутск - 1994

- 2 -

Работа выполнена в Институте географии СО РАН

Научные руководители - доктор географических наук,

профессор Ишмуратов Б. М.. доктор географических наук, профессор Снытко В. А.

Официальные оппоненты - доктор географических наук.

Шагжиев К. 1IL ,

кандидат географических наук, Головина А. Г.

Ведущая организация - Комитет по земельным ресурсам

и землеустройству Иркутской области

Защита состоится "_8_" декабря 1994 г. в 10 час. на заседании Диссертационного совета Д. 002.60.01 по присуждению ученой степени доктора географических наук при Институте географии Сибирского отделения Российской академии наук по адресу:

664033, Иркутск, ул. Уланбаторская. 1.

*С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института Автореферат разослан " k " ноября 1994 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, кандидат географических

наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. С интенсификацией сельского хозяйства углубляется противоречие между мероприятиями, направленными на повышение продуктивности сельскохозяйственных культур, и действиями по поддержанию стабильности ландшафта в качестве среды.

Между получением высоких качественных урожаев и экологическим благополучием земель имеется прямая зависимость, так как путем внедрения природоохранных систем земледелия возможно достижение стабильного роста урожаев, сохранение и оптимизация обрабатываемых земель. Опыт земледелия в самых разных регионах показывает, что особенно неустойчивыми оказываются те агро-ландшафгы, которые слабо внутренне дифференцированы, сплошь состоят из однотипно используемых пахотных угодий вопреки дифференциации местных природных условий. Они, в первую очередь, нуждаются в разумной природоохранной организации, которая достигается путем внутреннего оструктуривания агроландшафта, разбиения его на разнокачественные участки, внедрения в агро-ландшафт защитных, экологически значимых объектов.

В связи с резким сокращением капиталовложений в сельское хозяйство основным способом совершенствования производства будет улучшение структурных параметров землепользования. Так, приведение структуры сельскохозяйственных земель в соответствие с потребностями кормопроизводства конкретных отраслей животноводства, как показал зарубежный опыт, дает значительный прирост производимой продукции, не говоря уже о резюме сокращениях затрат кормов на единицу продукции. Поиск структурных, а в дальнейшем и инфраструктурных усовершенствований агроландшафта приобретает особую значимость, поскольку такие улучшения являются единственно возможными при стратегии малозатратного развития производства.

Цель работы заключалась в том, чтобы выявить существующую эколого-хозяйственную обеспеченность агроландшафтов исходя из их территориальной структуры. Поставленная цель потребовала решения ряда задач:

- изучение ландшафтной карты региона, степени разнообразия ландшафта и его влияния на естественную защищенность и

устойчивость;

- анализ соотношения компонентов внутри агроландшафта;

- анализ продуктивности сельскохозяйственных угодий и ее зависимости от степени экологической сбалансированности территории;

- учет локальных источников загрязнения как причины очагов экологической напряженности;

- обоснование необходимости совершенствования планового рисунка агроландшафта при организации территории сельскохозяйственного землепользования.

Объекты исследования. Поставленные в работе вопросы решались на примере Иркутской области, характеризующейся сочетанием различных типов ландшафта, природных условий и уровней сельскохозяйственной освоенности. Исследование проводилось на трех иерархических уровнях: область в разрезе административных и агроэкологических районов; регион (Иркутская лесостепь) в разрезе сельскохозяйственных предприятий; хозяйство (колхоз Путь Ильича Иркутского района и совхоз Петровский Черемховско-го района) в его территориальной дифференцированное™. Выбор объектов исследования произошел в процессе изучения территории области, где выделенный Юго-Восточный агроэкологический район, наряду с относительно благоприятными агроусловиями, выглядел наиболее подверженным антропогенным преобразованиям. Практически его составляют три крупных ареала: Усть-Ордынский Бурятский автономный округ, специализирующийся исключительно на сельском хозяйстве; Заларинско-Усть-Удинско-Балаганский, не являющийся характерным, так как имеет сходные показатели с другими агрозкологическими районами; и Иркутско-Черемховский. Последний представляет особый интерес по целому ряду причин. Сочетание высокой плотности населения, урбанизированное™, насыщенности промышленными предприятиями, авто- и железнодорожными магистралями и, следовательно, экологической опасности с одной стороны, и острой необходимостью обеспечения горожан сельскохозяйственной продукцией по возможности экологически чистой - с другой, делает актуальным исследование именно этой территории.

Более детальное рассмотрение ключевых хозяйств обусловлено их географическим положением в пригородах областного и районного центров, наличием крупных загрязняющих объектов (ка-

- б -

менноугольный разрез, карьеры, автомагистраль), а также интересным, с научной точки зрения, комплексом исследуемых показателей.

Исходные данные и методы. При написании диссертации были использованы статистические материалы Областного Статистического управления, Ассоциации крестьянских (фермерских) хозяйств, Областного и районных комитетов по земельной реформе, Областного управления сельского хозяйства. Статистические данные рассматривались за период с 1961 по 1993 годы. Длительный •период наблюдения обусловлен специфичностью как климатических, так и антропогенных изменений.

Решение поставленных задач потребовало проведения специальных экспедиционных исследований, широкого применения как традиционных географических методов - картографического,сравнительного, пространственной классификации и типологии, наложения карт, так и формальных - математических (автоматическая классификация, балльные оценки, статистическая обработка информации) .

Теоретическая и методологическая база исследования. Диссертационная работа опирается на теоретические положения, разработанные Л. Г. Раменским, Е А. Солнцевым, А. Г. Исаченко, Ф. Н. Мильковым, К. В. Зворыкиным, В. А. Николаевым, А. А. Крауклисом, Е С. Михеевым и др. С учетом специфики природных и антропогенных условий использовались методические приемы, предложенные М. Я. Лемешевым, К. Г. Гофманом, В. А. Анучиным, П. Г. Щищенко, В. М. Чупахиным, Б. И. Кочуровым, Ю. Г. Ивановым, В. А. Червяковым, Э. Я. Сохничем, Г. В. Иоффе.

Научная новизна и практическое значение проведенных исследований заключаются в следующем: 1) Проведено последовательное изучение эколого-хозяйственного состояния агроландшаф-тов на трех иерархических уровнях; 2) Сделано агроэкологи-ческое районирование Иркутской области (совместно с А. В. Резниковой); 3) Дана оценка значимости различных форм хозяйствования в сельском хозяйстве в настоящий, момент; 4) Предложена схема проведения эколого-хозяйственной оценки агроландшафтов, состоящая из четырех блоков: природного, структурного, экономического, нагрузочного.

Материалы исследования вошли в научные отчеты Института географии СО РАН.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на 3 школе-семинаре "Математические проблемы экологии" (Чита, 1990). Всесоюзной конференции "Проблемы рационального использования и охраны природной среды" (Минск,1990), 11 конференции молодых географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск,1990), конференции "Проблемы сотворчества человека и природы" (Иркутск, 1991), конференции "Природные ресурсы Иркутской области: современный взгляд" (Иркутск,1993), научном физико-географическом семинаре Института географии СО РАЕ

Основное содержание диссертационной работы отражено в 11 опубликованных научных работах.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения, включает 12 таблиц, 24 рисунка, общий объем 177 страниц машинописного текста. Список использованной литературы составляет 108 наименований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ,СОСТАВЛЯЮЩИЕ ПРЕДМЕТ ЗАЩИТЫ, ФОРМУЛИРУЮТСЯ В ВИДЕ СЛЕДУЮЩИХ ПОЛОЖЕНИЙ:

Одновременный и взаимодополнительный анализ экологических и производственно-экономических факторов и результатов достигается методами эколого-хозяйотвеной оценки агроландшаф-тов.

Эколого-хозяйственная оценка состояния агроландшафта является наиболее объективной констатацией ситуации, сложившейся в результате взаимодействия природных и антропогенных факторов, так как она рассматривает агроландшафт не только как результат изменения природных геосистем, но и как фактор, влияющий на формирование особых структур производства: сельскохозяйственных, селитебных, промышленных, рекреационных. Для современного сельского хозяйства характерно то, что рост продукции должен реализовываться в условиях дефицита удобных и высокопродуктивных земельных ресурсов, а также быстрых темпах их загрязнения. При таком положении эколого-хозяйственная оценка состоит не столько в выборе варианта развития хозяйства, при котором обеспечивался бы максимальный выпуск продовольствия при минимальных затратах ресурсов, сколько в разработке концепции экологически оптимальной структуры землепользования. Это необычайно сложная задача, так как на конкретной террито-

- ? -

рии одновременно приходится сопоставлять множество ландшафт-но-экологических показателей и видов деятельности. Опираться при этом следует на два оснозных фактора:

- требования общества к развитию данного агроландшафта; -•природные и социально-экономические ресурсы агроланд-шафта.

Это позволяет учесть и сбалансировать меры технико-экономического, социального и экологического порядка, что в свою очередь возможно осуществить, опираясь на хорошо обоснованную •нормагивную основу, регламентирующую охрану и рациональное использование земель. Е настоящее время завершенные разработки норм и нормативов землепользования в сельскохозяйственных целях ' практически отсутствуют, поэтому эколого-хозяйственная оценка должна учитывать этот недостаток и ставить нормирование в одну из своих задач. Во-первых, учитывая значение земельных ресурсов как основного средства сельскохозяйственного производства. нормы землепользования позволят сохранить и повысить плодородие почв, а также препятствовать их разрушению и загрязнению. Во-вторых, нормирование мозкно рассматривать как территориальный базис размещения различных функциональных вон и. следовательно, оно содействует рациональной организации агро-ландшафта. В-третьих, нормирование принимает во внимание эстетичность и устойчивость агроландшафта

II. Алгоритм эколого-хозяйственной оценки агроландшаф-тов должен включать в себя по меньшей мере четыре информационных блока: природный, экономический, структурный и нагрузочный.

1) Природный блок состоит из оценки'основных форм рельефа и ландшафтной дифференциации территории.

В целом ландшафтное пространство сельскохозяйственной территории не является однородной плошадью. Изучение сочетаний, образуемых сложной мозайкой контуров ландшафтов сельскохозяйственных земель позволяет оценить естественную устойчивость агроландшафтов к преобразованиям. По показателям, вычисляемым по картографическим данным (карта "Ландшафты Верхнего Приангарья" масштаба 1:500 ООО, карта "Ландшафты юга Восточной Сибири" масштаба 1:1500 ООО) оценивались сложность геосистем, их продуктивность и естественная защищенность. Использовался методический подход, основанный на концепции поля и изолинейном способе картографического изображения. Учет'

качественных особенностей рассматриваемых контуров позволил составить схему территориальной дифференциации.

Принципиальное значение для земледелия имеет рельеф или, другими словами, сочетание основных его форм, главным образом водоразделов, долин и склонов. В зависимости от того, на каком из этих элементов находится угодье, применяется агротехника, выбирается севооборот, используются удобрения. Поэтому, для получения общей картины региона с точки зрения мезорельефа (в данном случае, макроплан представлен равниной) использовался метод взвешивания каждого компонента. В результате этой процедуры выявлен доминирующий тип сельскохозяйственного использования земель - водораздельный в сочетании со склоновым.

2) Структурный блок является одним из основных, так как именно структура агроландшафта определяет его экономическое. эстетическое и экологическое состояние.

Главным фактором, определяющим структуру агроландшафта и ее динамику, является соотношение плошадей лесов и сельскохозяйственных угодий. Исходя из этого, в первую очередь проведена классификация земель, составляющих агроландшафт, с последующим присвоением балла оценки каждому виду выделов в зависимости от степени антропогенной преобразованности данного выдела типом землепользования. Естественно, высший балл (5) получили земли сельскохозяйственной инфраструктуры, низший (1) -земли естественных урочиш, Группировка земель позволяет не только подойти к характеристике структуры землепользования, но и дать ее оценку в пределах любого из таксонов, выделяемого при классификации.

При анализе использовались коэффициенты абсолютной и относительной напряженности, индекс антропогенной преобразованности. С их помощью определены ареалы с явно нарушенным экологическим балансом, где наблюдается перевес в сторону сильноан-тропогенизированных участков и территория не справляется с давлением на нее. И, напротив, выявлены участки достаточно благоприятные, где сельхозугодья и инфраструктурные элементы уравновешивается значительными (или небольшими, но рационально размещенными) площадями естественных урочищ.

3) Экономический блок представлен анализом трех ведущих характеристик продуктивности сельскохозяйственного производства: урожайность зерновых культур (ц/га), производство мо-

лока и мяса (ц/100 га). Представилось целесообразным использование достоинств эконометрических построений, но без стоимостной формы учета продуктивности, для чего привлечена процедура статистической стандартизации и выявлен показатель интенсивности ведения сельского хозяйства. С его помощью можно оценить, насколько эффективны затраты и капиталовложения в данное сельскохозяйственное предприятие.

Одним из критериев экологичности ведения хозяйства является стабильная продуктивность ведущего типа культур. При этом ■исходим из положения, что на ход урожайности должно оказывать влияние не только пространственно-временная смена погодных условий, но и территориальная диффзренциация возрастающих антропогенных. нагрузок. Следовательно, потенциал агроландшафта не может оставаться постоянным вследствие изменчивости природных и антропогенных факторов. Можно проследить эти колебания, а также сгруппировать все территориальные единицы в классы по ходу урожайности, выявить дифференциацию и закономерности распределения сельскохозяйственного потенциала в пределе« крупного региона. Более того, взяв для исследования достаточно продолжительный период времени и не отдельные ряды урожайности, а их группы, исключается возможность случайных ошибок и непредвиденных погодных ударов.

Таким образом, главными критериями,, определяющими уровень продуктивности урожаев, будут оказываться экологический и агротехнический потенциал территории, который в определенной степени характеризует ее эколого-хозяйственное состояние.

4) Блок локальных источников воздействия (нагрузок) введен для обеспечения полноты картины и увеличения степени объективности оценки. Здесь рассматриваются животноводческие объекты, так как концентрация и специализация животноводства при переходе к новым формам хозяйствования принесут с собой увеличение опасности загрязнения среды. Органические вещества (побочные продукты животноводства - экскременты, навозная жижа, соки прессованных силосных культур) становятся все более заметными источниками загрязнения.

Кроме этого, сельскохозяйственная нагрузка на ландшафты вызывается техникой (тракторы, комбайны, грузовые автомобили и пр.) даже при ее нехватке, часто используемой без соблюдения элементарных экологических правил.

- 10 -

Невозможно обойтись в данном блоке без анализа внесения удобрений, в основном минеральных. Неравномерное внесение их в почву нуждающегося ареала приводит к деградации плодородного слоя.

Необходимо отметить, что возможна увеличение количества блоков оценки соответственно поставленным.задачам и степени детальности и объективности. Но в любом случае результат оценки целесообразнее всего отразить в виде карты, являющейся наглядной моделью ситуации, сложившейся в агроландшафтах исследуемой территории.

III. Предложенную структуру зколого-хозяйственной оценки с учетом системного подхода целесообразно реализовать на нескольких иерархических уровнях, в нашем случае - областном, региональном и внутрихозяйственном (локальном).

') В данном исследовании в качестве высшего уровня рассмотрена территория Иркутской области в разрезе административных районов в границах агроландшафтов. По уровню продуктивности ведущих сельскохозяйственных культур и коэффициентам вариации, характеризующим отклонения годовых урожаев от среднем-ноголетнего уровня, были выявлены пространственные закономерности агроприродных ресурсов земледельческой территории. Группировка административных районов по изменчивости урожайности в зависимости от распределения агрсресурсов позволила подойти к характеристике природообусловленной продуктивности территории.

Используя районирование области по реально возможной (расчетной) продуктивности и сопоставляя его с типологией районов, полученной по признакам изменчивости фактической продуктивности, было замечено, что они хорошо объединяются в три района. Анализ многолетнего хода урожайности позволил произвести классификацию административных районов. Отмечается следующая закономерность - значительные спады урожайности характерны для территорий не с низким агропотенциалом, а, наоборот, с наиболее высоким. Это обстоятельство побудило рассмотреть классификацию административных районов по степени преобразования агроландшафга.

Основными оценочными характеристиками при автоматическом районировании были выбраны показатели количества вносимых минеральных удобрений на единицу плошади, распаханность, климатическая изменчивость и индекс антропогенной нагрузки. Уста-

Рис. 1 Лгроэнологнческоо районирование территория

раПоны Антропогенная преовраэоваппость: 1-макая,

- спелчий-?' '-вы(1шя; уровень устойчивости урожайности: л - высокий.

- мл2и\»гоЧГя « ¿,™1Р„унтур,? зе«еяьвого фонда мльсномзяйствеиной территории: -сельхозугодья, »-лесные и древесно-нустярниковые массивы, Ю - Постройки дороги

и др.; и — границы агрозкопогичеснпх районов.

новлеио. что исходные административные единицы, в которых колеблемость урожайности ведущих сельскохозяйственных культур отражает освоенный.уровень продуктивности территории, а ход ее изменчивости характеризует экологически оптимальную устойчивость продуктивности к антропогенной нагрузке, имеют и соответствующую степень преобразованности территории. Таким образом, в качестве интегрального показателя¡ оценивающего сложившееся эколого-хозяйственное состояние территории в пределах сельскохозяйственной зоны области, нами принят агроэкологи-ческий район (рис,1).

2) Более низкий региональный уровень представляла Иркутская лесостепь, являющаяся неординарной территорией как по экономическим (самый развитый регион области), так и по природным (благоприятные агроусловия), и по экологическим (высокая степень антропогенного воздействия) условиям. Для научного подтверждения или опровержения этого факта было предпринято исследование, включающее в себя все предложенные наш блоки эколого-хозяйственного оценивания. Полученные результаты были сведены в единую систему.

Сначала совместно анализировались карты антропогенной напряженности, преобразованности и интенсивности ведения хозяйства (рис.2). Полученная информация отразила степень нарушенное™ агроландшафтной территории и уровень эффективности ее использования. Затем был введен показатель ландшафтного разнообразия и стабильности урожайности зерновых культур. В результате предпринятой попытки Сопряженно оценить территорию по всем этим критериям, составлена карта эколого-хозяйственного состояния региона с использованием достаточно дробной легенды, состоящей из 10 уровней эколого-хозяйственной оценки.

После детального рассмотрения полученных карт мы пришли к выводу, что большая часть региона имеет эколого-хозяйственное состояние, экологически неустойчивое, требующее постоянного контроля и разработки более оптимальной структуры территории.

3) На локальном уровне рассматривались два ключевых хозяйства: совхоз Петровский Черемховского района, так как он относится к категории самых нарушенных, антропогенизированных, малоразнообразных и низкопродуктивных агроландшафтов и территория колхоза Путь Ильича Иркутского района, находящаяся в пригородной зоне областного центра, обладающая высоким arpono-

Рис. 2. Уровень экологического благополучия земледелия. Ареалы: I - экологической опасности; 2 - нарушенного экологического равновесия; 3 - пограничного состояния; 4 - относительно благоприятные.

- 14 -

Условные обозначения к рис. 3: Ареалы с экологической ситуацией приближенной к нормальной: 1 - ареалы относительно спокойной экологической ситуации. Высокое разнообразие природ-ны-х и сельскохозяйственных структур, низкая антропогенная нагрузка; 2 - ареалы нормальной экологической ситуации, но отмечаются нестабильностью одного из показателей (природное разнообразие или антропогенная нагрузка); 3 - ареалы относительно нормальной экологической ситуации, но с большей изменчивостью показателей природного разнообразие и антропогенной нагрузки; 4 - ареалы ухудшенной экологической ситуации (высокая антропогенная нагрузка и низкое природное разнообразие). Ареалы с опасной экологической ситуацией: 5 - ареалы средней опасности экологической ситуации; 6 - ареалы высокой опасности экологической ситуации; 7 - ареалы очень высокой экологической опасности; 8 - ареалы критической экологической ситуации.

тенциалом и высокой антропогенной нагрузкой.

В процессе исследования анализировалась структура агро-ландшафта и сельскохозяйственных угодий, в частности, виды воздействия на ландшафты, урожайность зерновых за многолетний период и т. д. Все это позволило составить карту с выделением ареалов различной экологической ситуации (рис.3), которая представляет не только научный, но и практический интерес для агрономов и землеустроителей, планирующих размещение видов землепользования по территории. .

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. На территории Иркутской области выделены три агроэко-логических района (Северный, Юго-Западный, Юго-Восточный). .

2. Предложена и апробирована на уровне области, региона, хозяйства логико-операциональная схема эколого-хозяйственной оценки агроландшафтов.

3. Проведена типология хозяйств Иркутской лесостепи по основным эколого-хозяйственным критериям,

4. Выявлено, что большая часть исследуемого региона имеет

Рис. 3. Экологическая ситуация территории колхоза Путь Ильича.

состояние, пограничное между экологически спокойным и экологически опасным.

б. При сложившейся ситуации возможность улучшения состоит как в реализации более дорогостоящих экологических технологий выращивания и обработки продукции, так и в улучшении структурных параметров агроландшафта.

РАБОТЫ. ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Оценка эколого-хозяйственного состояния агроландшафта //Математические проблемы экологии. - Чита, 1990.

Экологическая экспертиза при сельскохозяйственной деятельности //Экологические проблемы охраны живой природы.-Тез. докл. Всесоюзн. конф. - М. , 1990. (в соавторстве).

Социально-экологический аспект землепользования //Проблемы рационального использования и охраны природной среды. -Тез. докл. Всесоюзн. конф. - Минск, 1990.

Агроэкологическое районирование как специфический вид оценки эколого-хозяйственного состояния агроландшафта //При-родно-ресурсный потенциал сельского хозяйства Приангарья.-Иркутск, 1991. (в соавторстве).

Экологическая экспертиза как основа агроэкологического районирования //Экорайон-90. - Матер, науч. семинара. - Иркутск, 1990. (в соавторстве).

Методика оценки антропогенной нагрузки на сельскохозяйственные земли //Региональные эколого-географические проблемы. - Тез. докл. ХГконф. молодых географов Сибири и Д. Востока. - Иркутск, 1990.

Ресурсная база сельского хозяйства и эколого-экономическое состояние агроландшафтов Иркутской области //География и природные ресурсы.- 1992.- N 4. (в соавторстве).

Экологические подходы к картографированию агроландшафтов //Экологическое картографирование. - Тез. докл. конф. - Иркутск, 1993.

Естественная защищенность территории как важная часть агроэкологического потенциала //Природные ресурсы Иркутской области: современный взгляд. - Тез. докл. конф. - Иркутск, 1993.

Природно-ресурсный потенциал территории и его важность

- 17 -

//Материалы конференции. - Иркутск, 1993.

Естественное разнообразие территории - важнейшая часть её агропотенциала // Географий и природные ресурсы. - 1995. -N 1.- (в печати).