Повышение экологической устойчивости агроландшафтов комплексными мелиорациями

Белова, Ирина Валентиновна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Повышение экологической устойчивости агроландшафтов комплексными мелиорациями
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Повышение экологической устойчивости агроландшафтов комплексными мелиорациями"

БЕЛОВА ИРИНА ВАЛЕНТИНОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ АГРОЛАИДШАФТОВ КОМПЛЕКСНЫМИ МЕЛИОРАЦИЯМИ

Специальность 06.01.02 "Мелиорация, рекультивация и охрана земель"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мосюта-2005

Работа выполнена в отделе природоохранных технологий Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Кирейчева Л.В. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, академик РАСХН Маслов Б.С. кандидат технических наук, доцент Сухарев Ю.И.

Ведущая организация: Рязанский научно-исследовательский и проектно-технологический институт АПК

Защита состоится 22 декабря 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова по адресу: 127550, Москва, ул. Б. Академическая, 44

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии

Автореферат разослан «22» ноября 2005 года

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н.

Ворожцова ЕЛ,

•МЗ/0ЛЗ

П с л о ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в связи с интенсивной антропогенной деятельностью наблюдается широкомасштабное развитие деградационных процессов не только на землях сельскохозяйственного назначения, но и в пределах агроландшафтов. Деградация почв в России обусловлена комплексом природных и антропогенных процессов, включающих водную и ветровую эрозию, засоление и заболачивание почв, уплотнение, загрязнение тяжелыми металлами и пр. Общая площадь деградированных земель составляет по разным оценкам 120- 130 млн. га. Сельскохозяйственные земли на площади 42,6 млн. га подвержены водной эрозии, 26,4 млн. га - ветровой. Засоленные почвы составляют 17,3 млн. га, солонцовые -22 млн. га, переувлажнению и заболачиванию подвержено 24,1 млн. га. В неудовлетворительном мелиоративном состоянии находится 0,92 млн. га орошаемых и 1,4 млн. га осушенных угодий.

Зелии, подверженные разным типам деградации, обладают низкой продуктивностью, а агроландшафты - слабой экологической устойчивостью. Для преодоления негативных явлений и решения проблемы продовольственной безопасности страны Минсельхозом РФ разработана "Концепция сохранения и восстановления плодородия почв земель' сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006 - 2010 годы". В соответствии с Концепцией в настоящее время актуальной проблемой является повышение экономического потенциала сельскохозяйственного производства, предполагающее повышение продуктивности обрабатываемых угодий и экологизацию сельского хозяйства в целях обеспечения населения необходимым объемом качественной продукции. Поэтому важная стратегическая задача - повышение экологической устойчивости агроландшафтов с целью создания необходимых условий для сохранения и наиболее полной реализации природно-ресурсного потенциала сельскохозяйственных угодий.

Научное обоснование комплекса мелиоративных мероприятий для повышения продуктивности и экологической устойчивости агроландшафтов будет способствовать решению проблемы сохранения и повышения природно-ресурсного потенциала обрабатываемых земель с целью упреждения развития негативных последствий.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка методологии и практических рекомендаций по созданию высокопродуктивного и экологически устойчивого агроландшафта при применении комплексных мелиорации.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

•выполнить анализ современного состояния агроландшафтов в России;

•разработать интегральный показатель для оценки экологической устойчивости агроландшафта;

•обосновать модель расчета продуктивности мелиорированного агроланд-шафта; - -

•оценить текущее состояние конкретного агроландшафта через определет степени устойчивости и величины продуктивности;

•разработать методику проведения сценарных исследований на основе экож го-ландшафтной карты с использованием ГИС-технологий;

•разработать рекомендации по размещению комплексных мелиорации в агрс ландшафте с целью повышения его продуктивности и экологической устойчивс сти.

Методика проведения исследований. В качестве основного методология« ского подхода при формировании устойчивого и продуктивного агроландшафт > принимался системный анализ, предполагающий комплексное изучение основны факторов, влияющих на развитие агроландшафтов. Исследования базировались н анализе литературы и фондовых материалов, включали теоретические разработи > полевые исследования и компьютерное картографирование. Натурные исследова ния проводились на экополигоне "Мещера" МФ ГНУ ВНИИГиМ. Обработка ре зультатов исследований осуществлялась с использованием стандартных методо математической статистики.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту: -концептуальная модель, позволяющая научно обосновать комплекс мелио ративных мероприятий для повышения продуктивности и экологической устойчи вости агроландшафта;

-методика оценки экологической устойчивости агроландшафта в зависимо сти от структуры ландшафта, агромелиоративных свойств почв, видов и объемо! мелиоративных мероприятий;

-компьютерная технология повышения природно-ресурсного потенциала агроландшафта комплексными мелиорациями, включающая оценку продуктивное™ и устойчивости агрогеосистемы, проведение сценарных исследований и экономическое обоснование адекватного комплекса мелиоративных мероприятий;

-рекомендации по размещению комплексов мелиоративных мероприятий t агроландшафте и объемам мелиоративных работ с учетом экологических требований на антропогенную деятельность.

Практическая значимость работы заключается в разработке рекомендаций по размещению комплексных мелиораций в агроландшафте, способствующих увеличению природно-ресурсного потенциала сельскохозяйственных угодий путем повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий и экологической устойчивости агроландшафта. Рекомендации могут быть использованы научными, проектными организациями и конкретными хозяйствами по производству сельскохозяйственной продукции. Результаты исследований использовались при составлении ежегодных отчетов ГНУ ВНИИГиМ по программе РАСХН 12.03 "Разработать научно-методические основы и технологии управления комплексной мелиорацией земель и водопользованием в АПК с учетом природоохранных требований".

Апробация работы. Материалы исследований обсуждались на секциях Ученого Совета ГНУ ВНИИГиМ (2002-2005 г.г.). Основные результаты были доложены на следующих конференциях: конференция, посвященная 50-летнему юбилею Мещерского филиала ВНИИГиМ (Рязань, 2004); конференция молодых ученых "Агротехнологии в экологическом земледелии" (Владимир, 2005); Международная

конференция МКИД "Интегрированное использование водных и земельных ресурсов" (Германия, 2005); Международная конференция "Наукоемкие технологии в мелиорации" (Костяковские чтения) (Москва, ВШШГиМ, 2005); Всероссийская конференция молодых ученых (Коломна, 2005). На форуме молодых ученых в г. Коломне работа была удостоена первой премии.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и выводов, изложена на 160 страницах машинописного текста, иллюстрирована 19 рисунками, содержит 41 таблицу и 4 приложения. Библиографический список включает 127 наименований.

Автор выражает благодарность за научные консультации, ценные советы и помощь в проведении исследований сотрудникам ГНУ ВНИИГиМ д.т.н. Юрченко И.Ф., к.т.н. Яшину В.М., K.C.-X.H. Хохловой О.Б., Талызову A.A.; сотрудникам МФ ГНУ ВНИИГиМ д.с.-х.н. Мажайскому Ю.А., к.т.н. Евсенкину ICH.

основное СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, заключающаяся в повышении и воспроизводстве природно-ресурсного потенциала агрогеосистемы комплексными мелиорациями, поставлены цель и задачи исследования, реализация которых будет способствовать формированию экологически устойчивого и продуктивного агроландшафта. Охарактеризована научная новизна работы, предполагающая разработку концептуальной модели формирования агроландшафта, методики оценки экологической устойчивости мелиорированного агроландшафта, технологии формирования продуктивной и экологически устойчивой агрогеосистемы и разработку рекомендаций по размещению комплексов мелиоративных мероприятий и объемам работ.

В первой главе "Проблема повышения природно-ресурсного потенциала современных агроландшафтов" охарактеризовано современное состояние сельскохозяйственных мелиорированных угодий, которое можно охарактеризовать как неудовлетворительное. Снижение количества орошаемых и осушаемых земель, развитие деградационных процессов привело к общему сокращению объема сельскохозяйственной продукции и уменьшению экологической устойчивости агроландшафтов в целом, что повлекло за собой снижение природно-ресурсного потенциала агрогеосистем. Выполненный анализ свидетельствует о том, что основные тенденции ухудшения экологической обстановки в стране будут сохраняться, если не принять соответствующих мер по их предотвращению.

Представленная диссертационная работа направлена на решение проблемы сохранения и воспроизводства природно-ресурсного потенциала сельскохозяйственных угодий, наиболее полной его реализации путем повышения экологической устойчивости агроландшафтов с целью предотвращения деградации сельскохозяйственных земель, увеличения их продуктивности и обеспечения устойчивого функционирования агрогеосистем.

Вопросами конструирования ландшафтов и агроландшафтов, оптимизации

их структуры и экологически безопасного функционирования занимались и продолжают заниматься многие ученые: Солнцев H.A., Николаев В.А., Дьяконов К.Н., Мамай И.И., Исаченко А.Г., Кирейчева JI.B., Парфенова H.H., Маслов Б.С., Кирю-шин В.И., Голованов А.И., Сухарев Ю.И. и мн. др. Это специалисты различных направлений - географии, ландшафтоведения, мелиорации и лесомелиорации и др., и их исследования преследуют разные цели. Если ученых географических специальностей интересует функционирование ландшафта, как природного объекта, подвергающегося воздействиям со стороны окружающей природной среды, то последние рассматривают возможность преобразования природного ландшафта в , мелиорированный с целью повышения продуктивности и экологической устойчивости сельскохозяйственных угодий.

Под "мелиорированным агроландшафтом" в работе понимается агроланд-шафт, целенаправленно измененный мелиоративной деятельностью, состоящий из взаимодействующих природных и антропогенных комплексов и обладающий определенной структурой и функциональными свойствами, обеспечивающими интенсификацию сельскохозяйственного производства за счет улучшения свойств природных условий для произрастания сельскохозяйственных культур при сохранении (создании) благоприятной экологической ситуации (Кирейчева, 1997).

Чтобы обосновать состав комплексных мелиораций для конкретной природной зоны, необходимо определить интегральные показатели, которые характеризуют изменения отдельных компонентов ландшафта и связь между ними. Интегральные показатели должны отражать влияние мелиоративной (антропогенной) деятельности на изменение природно-ресурсного потенциала геосистемы. По нашему мнению, оценить природно-ресурсный потенциал агроландшафта можно с помощью двух интегральных показателей: биопродуктивности сельскохозяйственных угодий и экологической устойчивости агроландшафта. Эти показатели взаимосвязаны: биопродуктивность является мерой и откликом устойчивости, а устойчивость характеризуется продуктивностью.

В настоящее время в литературе существует множество определений термина "экологическая устойчивость" (Глазовская М.А., Мамай И.И., Исачено А.Г., Ки- -рюшин В.И., Исаева С.Д. и др.). В данной работе под экологической устойчивостью агроландшафта понимается способность ландшафта поддерживать свои параметры (продуктивность, плодородие почв и т.д.) в заданных пределах в течение . всего срока функционирования при определенном антропогенном воздействии.

На основе анализа существующих методов оценки экологической устойчивости агроландшафтов для дальнейшего использования была выбрана модель устойчивости, предложенная МГУ (Комплекс природоохранных мероприятий по обеспечению экологической устойчивости осушаемых агроландшафтов, 1999). Эта модель интегрально учитывает не конечный результат антропогенной деятельности -величину биопродуктивности, а показатели, ее определяющие: степень залесенно-сти территории, положение конкретной геосистемы в ландшафтно-геохимическом мезосопряжении, годовое количество атмосферных осадков, мощность гумусовых горизонтов почв, кислотность почвы, содержание гумуса и физической глины в гумусовых горизонтах почвы. Однако, модель требует дальнейшего усовершенствования для применения к условиям мелиорированного агроландшафта, так как

предложенная зависимость не включает показатели, определяющие мелиоративное состояние системы. Кроме того, данная зависимость была разработана для более высокого иерархического уровня, чем агроландшафт (роды и типы агроландшаф-та).

Для определения другого интегрального показателя состояния агроландшаф-та - биопродуктивности - в литературе существует значительно больше способов (методы Ничипоровича, Рябчикова, оценка по гидротермическому коэффициенту Будыко, по коэффициенту теплообеспеченности и увлажнения и др.). Для целей, поставленных в работе, использование вышеуказанных моделей не совсем корректно, так как в зависимостях учитывается только один из основных факторов, влияющих на величину продукции: либо климатические параметры, либо почвенные показатели. Модель для оценки продуктивности мелиорированного агроланд-шафта должна быть интегральной: свойства почвы характеризуют ее плодородие, климатические показатели учитывают тепло- и влагообеспеченность. Кроме того, модель должна отражать влияние комплексной мелиорации на состояние агрогео-системы.

Предъявляемым требованиям отвечает метод определения продуктивности по Хомякову и Пегову (Пегов, Хомяков, 1991). В этой модели продуктивность зависит от свойств почвы, интегрально выражающихся через индекс почвы (8), и климатических условий, определяемых коэффициентом благоприятности климата (СЬ).

Продуктивность для естественных ценозов определяется по следующей зависимости:

Р = 8СЬ, (1)

где Р - потенциальная продуктивность биомассы растительности в данных почвенно-климатических условиях, т/га воздушно-сухого вещества.

Индекс почвы:

Б = б,4(Сгк +0,2СФК)/600 + 8,5 л/м>К + 5,1е~' Нг_1 , (2)

где 6,4; 8,5; 5,1 - весовые коэффициенты; вгк и йфк - содержание гуматного и фульватного гумуса соответственно, т/га; Р, К- содержание в почве азота, фосфора и калия соответственно, в долях от максимального; Нг - гидролитическая кислотность, мг-экв/100г.

Коэффициент благоприятности климата:

^ = + + (3)

где НГ - показатель эффективного увлажнения;

Т - среднегодовая температура, °С.

Для агроценозов коэффициент СЬ не может применяться в неизменном виде, так как каждая сельскохозяйственная культура имеет свой оптимальный диапазон гидротермических условий. Поэтому Пегов и Хомяков заменили коэффициент СЬ на показатель соответствия агроклиматических условий данной культуре. Кроме того, при оценке урожайности необходимо учитывать особенности сельскохозяйственного производства, которое определяется свойствами конкретной культуры,

севооборотом и применяемой системой земледелия в целом.

Формула для оценки продуктивности агроценозов принимает вид:

Р = 8-АЮТ-ССН, (4)

где Р - биологическая продукция агроценозов, включающая в себя хозяйственно полезную, побочную продукцию и остатки биомассы после уборки урожая, т/га воздушно-сухого вещества; АКТ - показатель соответствия климатических условий данной культуре; ввЯ - коэффициент, зависящий от культуры производства.

Показатель соответствия климатических условий данной культуре рассчитывается по формуле:

АИТ = ехр

НГ-ШП2 Гт-у2 он ; V от

(5)

где параметры Ш0, ОН, То, ОТ определяются в зависимости от биологических особенностей рассматриваемой культуры. и То характеризуют оптимальные увлажнение и температуру, а БН и Ш" - диапазон соответствующих условий, приемлемых для данной культуры.

Коэффициент ООИ/зависит от свойств конкретной культуры и от организационно-технических факторов, определяющих, какая доля от потенциальной продуктивности реализуется. Коэффициент ОСИ. обычно принимает значения в пределах 0,5 < ОвЫ ¿1,45.

Для оценки приемлемости применения модели продуктивности Пегова-Хомякова при проведении комплексных мелиорации был проведен анализ влияния мелиоративного воздействия на показатели, определяющие величину урожая, по результатам которого был сделан вывод, что модель объективно отражает последствия антропогенных, в т.ч. мелиоративных воздействий, и может быть использована для расчетов продуктивности при комплексной мелиорации агроландшафтов.

В первой главе диссертационной работы рассмотрены экологические ограничения на показатели антропогенной деятельности и принципы формирования экологически устойчивых и продуктивных агроландшафтов, регламентирующие осуществление мелиоративных мероприятий с учетом величины продуктивности сельскохозяйственных угодий, экологической устойчивости агроландшафтов, степени преобразования природной геосистемы, комплексности мелиоративного воздействия и т.д. (Парфенова, 1995, 1996, Кирейчева, 1997,1998, Маслов, 2000, Ки-рюшин, 1996, 2005, и др.). В соответствии с указанными принципами, антропогенная деятельность, в частности комплексные мелиорации, представляется как инструмент экологического земледелия, обеспечивающий необходимые условия для устойчивого функционирования агроландшафтов без проявления деградационных процессов.

Анализ литературных данных позволил сделать вывод о том, что решить проблему повышения природно-ресурсного потенциала агроландшафта возможно посредством проведения комплекса мелиоративных мероприятий, учитывающих экологические ограничения на осуществление антропогенной деятельности.

Во второй главе "Теоретические предпосылки создания продуктивного и устойчивого мелиорированного агроландшафта" предложена концептуальная модель формирования экологически устойчивого и продуктивного агроландшафта, позволяющая обосновать комплекс мелиоративных мероприятий для повышения природно-ресурсного потенциала агрогеосистем (рисунок 1). Комплекс мелиорации должен содержать экомелиоративные мероприятия, обеспечивающие экологически устойчивое развитие агроландшафтов, и комплекс адаптивных сельскохозяйственных мероприятий, предполагающий поддержание продуктивности агрогеосистемы на заданном уровне. Мелиоративные мероприятия, представленные в таком ракурсе, повышают природно-ресурсный потенциал агроландшафтов и обеспечивают наиболее полную его реализацию, а их роль приобретает природоохранный и природовос-станавливатощий характер.

Мелиоративные мероприятия назначаются в соответствии с текущим состоянием агроландшафта, которое оценивается по интегральным показателям состояния агрогеосистемы - биопродуктивности и экологической устойчивости, и с учетом экологических ограничений на антропогенную деятельность.

Для оценки экологической устойчивости мелиорированного агроландшафта нами была разработана методика на основе методологии, предложенной в работе «Комплекс природоохранных мероприятий по обеспечению экологической устойчивости осушаемых агроландшафтов» (1999), которая позволяет определить коэффициент устойчивости в зависимости от типа воздействия на агроэкосистему, основных параметров состояния мелиорированного агроландшафта и их оптимальных значений, структуры агроландшафта.

Автором были внесены следующие изменения в упомянутую модель: -исключен показатель, оценивающий положение геосистемы в ландшафтно-геохимическом мезосопряжении. Этот коэффициент учитывается при определении устойчивости системы на макро- и мезоуровне (роды и типы агроландшафтов). В настоящей работе рассматривается более низкий иерархический уровень - агро-ландшафт, поэтому данный параметр не окажет никакого влияния на коэффициент устойчивости;

-не учитывается годовое количество осадков, так как на всей территории агроландшафта значение этого показателя одинаково;

-введены показатели, определяющие влияние мелиоративной деятельности на степень устойчивости элементов агроландшафта - величина оросительной нормы, норма осушения, величина сработки торфа и наличие элементов минерального питания. Первые две величины вводятся в зависимость как основные показатели применения гидромелиорации, последний параметр, как и в модели Пегова-Хомякова, напрямую характеризует влияние агрохимической мелиорации, а последствия проведенных осушительных мелиораций оцениваются через величину осадки торфа.

-количество гумуса, мощность гумусового горизонта почвы, ее кислотность и содержание физической глины - характеризуют устойчивость элементов ландшафта по почвенным показателям, величины которых зависят от применения того или иного вида мелиоративного воздействия.

Антропогенная деятельность аграрного типа

Сельскохозяйственная деятельность Мелиоративная деятельность -, Агроэколого-мелиоратнв-ный мониторинг

Сельскохозяйственные мелиорации Экомелиора-ции

АГРОЛАНДШАФТ

элементы с/х назначения элементы, улучающие природные условия экологический каркас социально-экономическая инфраструктура

Природно-ресурсный потенциал

Бнопродуктнвность Экологическая устойчивость

Осуществление антропогенной деятельности

удовл,

Проведение сценарных исследований с использованием ГИС-технологий -

Построение эколого-ландшафтной карты агроландшафта

Назначение комплекса мелиоративных мероприятий

УДОВЛу

Карта размещения комплексных мелиорации и рекомендации по конструированию экологически устойчивого и высокопродуктивного агроландшафта

Рисунок 1 - Концептуальная модель формирования продуктивного и устойчивого

агроландшафта

Коэффициент устойчивости агроландшафта в целом зависит от степени устойчивости каждого выдела (местности), его площади и структуры агрогеосистемы, учитывающейся через коэффициент экологической стабильности.

Таким образом, модель экологической устойчивости мелиорированного агроландшафта с учетом проведенных автором изменений приобретает следующий вид:

К°6щ- =К^С Е / I , (6)

/ 1=1 )

где Кэс - коэффициент экологической стабильности агроландшафта; Ку;- коэффициент устойчивости каждого выдела (местности); ^ - площадь каждого выдела (местности). Величина коэффициента устойчивости находится в интервале от 0 до 1, поэтому значения коэффициентов КЭ1: и Ку; должны располагаться в аналогичных

пределах.

Коэффициент экологической стабильности определяется по зависимости (Агроэкология, 2000):

Е^КззКр

КЭС=Ь^—-, (7)

где § - площадь биотического элемента, га; Кэз - коэффициент, характеризующий экологическое значение отдельных биотических элементов; Кр - коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа; Р - площадь всей территории агроландшафта, га.

При Кэс >0,66 - структура агроландшафта стабильна. Для приведения значения коэффициента экологической стабильности в интервал от 0 до 1 можно воспользоваться формулой:

К>Кзс/0,67, (8)

где 0,67 - значение коэффициента, определяющее стабильную структуру агроландшафта. При Кэс более 0,67, структура стабильна, тогда К'эс = 1.

Коэффициент устойчивости каждого выдела рассчитывается следующим об-

ра3°М: . _н,+ть,+^ЩЧо,

рН| +С1

где Н, - содержание гумуса в почве в ¡-ой точке, %; ТН, - мощность гумусовых горизонтов почв, см; ^¡Р!К! - содержание элементов минерального питания в гумусовых горизонтах почвы, в долях от максимального значения; 0, - величина оросительной нормы, мм; рЦ - кислотность гумусовых горизонтов почв; С; - содержание физической глины, %; О; - норма осушения, см; Т| - величина сработки торфа, см.

Все параметры приводятся к единой размерности по следующей зависимости: К №) = (X, - Хт!п)/(Хта, - Хт1п), (10)

где X; - текущее значение ¡-ого показателя; Х™, и Хтах - соответственно минимальное и максимальное значение ¡-ого показателя.

к^. =V " 'I , (9)

Так как расчет производится для агроландшафта, а не для естественной геосистемы, то для его устойчивого функционирования все показатели должны находиться в оптимальном диапазоне. Тогда формула (10) приобретает вид:

К (Th, Н, Щ?К , Q, рН, С, D) = (X, - Xmln)/(Xopt - Xmln), (11) К (Т) = (X¡ — Хти)/(Хор, — Хтах), где Хор, - оптимальное значение i-oro показателя.

Для показателя осадки торфа Xm¡n заменяется на Хтах, так как чем больше эта величина, тем меньше устойчивость, поэтому при Xmnx - К(Т)=0.

Коэффициент Ky¡ преобразуется в коэффициент устойчивости Ky¡, значения которого находятся в пределах от 0 до 1, следующим образом:

(12)

Kyi =1-

Kyopt Kyi

где Ky0pt - значение коэффициента устойчивости при совокупности всех оптимальных показателей. При |к'уор, -K'yj >0,9, Kyj<0,1.

Зависимость для расчета устойчивости каждого выдела универсальна. Она может быть дополнена любыми показателями, характеризующими состояние агроландшафта, или же некоторые параметры при необходимости возможно исключить (например, если не проводится гидромелиорация, то оросительная норма и норма осушения не включаются в расчетную формулу). Эти изменения учитываются при расчете показателя K'yopt, и на структуру зависимости для определения общей устойчивости влияния не оказывают. По литературным данным был принято, что при Кобщ"у > 0,7 - агроландшафт экологически устойчив.

Современные технологии управления агроландшафтом должны предусматривать достижение разумного компромисса между величиной продуктивности, качеством сельскохозяйственной продукции, объемами затрачиваемых природных и технических ресурсов и последствиями, формирующимися в окружающей среде.

На базе теоретических предпосылок предложена компьютерная технология формирования высокопродуктивных и экологически устойчивых мелиорированных агроландшафтов (таблица 1).

Первым этапом технологии является формирование информационной базы данных об объекте, представленной в виде электронных карт (почвенной и ландшафтной) с атрибутивными таблицами, содержащими информацию об агромелиоративных свойствах почвы и ландшафтном устройстве объекта. На следующем этапе определяется текущее состояние объекта, исходной информацией для оценки которого является ранее созданная база данных, банк моделей и показатели существующей мелиоративной нагрузки (оросительная норма, норма осушения, объем вносимых удобрений и т.д.).

Основным производственным процессом технологии служит проведение сценарных исследований - оценка продуктивности и коэффициента устойчивости агроландшафта при различных схемах размещения мелиорации.

Таблица 1 - Технология формирования продуктивного и экологически устойчивого агроландшафта _______________

•Гч^чЗ п/п Этапы работ Описание производственного процесса Материально-техническое и информационное обеспечение

1. Формирование информационной базы данных 1. Сбор данных об объекте (агромелиоративные свойства почвы, структура агроландшафта, показатели мелиоративного воздействия) 2. Составление электронных карт (почвенной, ландшафтной) 3.Создание базы данных по точкам наблюдений Программа АгсУ1е\у 3.2. Карта хозяйственного использования земель. Почвенная и ландшафтная карты на бумажном носителе.

2. Оценка текущего состояния агроландшафта с учетом экологических ограничений на продуктивность и экологическую устойчивость 1. Оценка продуктивности по модели Пегова-Хомякова. 2. Оценка экологической устойчивости по модели устойчивости. Банк моделей. База данных по основным точкам наблюдений с описанием агромелиоративных свойств почвы, структуры ландшафта. Исходная информация о показателях мелиоративной нагрузки

3. Проведение сценарных исследований с целью подбора адекватного комплекса мелиоративных и агротехнических мероприятий, направленных на восстановление природно-ресурсного потенциала агроландшафта 1 .Составление эколого-ландшафтной карты 2. Обоснование экологических ограничений на продуктивность, экологическую устойчивость и показатели мелиоративной деятельности 3.Формирование возможных сценариев на основе текущего состояния агроландшафта 3.Проведение вариантных расчетов по моделям устойчивости и продуктивности 4.Выбор приемлемого варианта сценария на основе технике - экономических расчетов Банк моделей. Программа Агс\Пе\у 3.2. Электронные ландшафтная и экологическая карты.

4. Выдача рекомендаций по формированию продуктивного и устойчивого агроландшафта 1. Составление карты размещения комплексных мелиораций. 2. Определение объемов мелиоративных работ Программа АгсУ1е\\' 3.2. Электронная ландшафтная карта объекта

В работе предложена методика проведения сценарных исследований, основ-•ными этапами которой является: обоснование экологических ограничений на показатели антропогенной деятельности для выбранного объекта; выбор траектории развития агроландшафта, обоснование необходимости и возможности проведения мелиоративных мероприятий; формирование различных вариантов проведения комплексной мелиорации агроландшафта; выполнение расчетов по оценке продуктивности сельскохозяйственных угодий и экологической устойчивости агроландшафта; выбор наиболее приемлемого сценария по результатам технико-экономических расчетов.

Возможные варианты мелиоративных мероприятий, направленные на повышение показателей состояния агрогеосистемы, формируются на основе анализа эко-лого-ландшафтной карты объекта, являющейся результатом оценки текущего состояния агроландшафта, и с учетом экологических ограничений на продуктивность, коэффициент устойчивости и в целом на показатели мелиоративной деятельности (степень преобразования ландшафта; соотношение различных угодий, их расположение в пределах морфологических частей; удельный вес гидромелиорации в общем мелиоративном комплексе). Возможность применения предложенного комплекса мелиорации определяется непосредственно через вариантные расчеты по моделям устойчивости и продуктивности. Оценка приемлемости выбранного сценария производится сравнением величин коэффициента устойчивости и объема продуктивности с критериальными значениями.

Если значение биопродуктивности и/или коэффициента устойчивости не удовлетворяет установленным критериям, то производится корректировка намеченного комплекса мелиоративных мероприятий, и расчеты проводятся до тех пор, пока их результаты не будут соответствовать критериальным показателям.

В случае, когда несколько вариантов сценариев удовлетворяют предъявляемым требованиям, проводится технико-экономическое обоснование каждого сценария, на основе которого и осуществляется выбор наиболее подходящего варианта проведения комплексной мелиорации. Результатом сценарных исследований являются рекомендации по размещению комплекса мелиоративных мероприятий и объемам мелиоративных работ.

Осуществление каждого из этапов технологии основано на использовании ГИС, являющихся инструментом для информационно-картографического моделирования агроландшафггов. В данной работе использовалась программа ArcView 3.2, позволяющая создавать и редактировать карты и базы данных, просматривать графическую информацию и печатать ее в выбранном масштабе. В среде ArcView составляются ландшафтная, почвенная и эколого-ландшафтная карты объекта, формируется база данных по основным точкам наблюдений и создается электронная карта размещения комплекса мелиоративных мероприятий.

Для осуществления предложенной компьютерной технологии необходимы следующие технические средства: персональный компьютер с процессором типа Pentium, жестким диском и приводом CD-ROM, оперативной памятью не менее 32 Мб, операционной системой Microsoft Windows NT 4.0 или Windows 95/98 или более высокого уровня, монитором VGA или с более высоким разрешением; принтер.

В третьей главе "Характеристика ландшафтов Рязанской Мещеры. Выбор объекта исследований" для адаптации разработанной информационной технологии в качестве объекта был выбран экополигон "Мещера", расположенный в южной области Нечерноземья, на западе Рязанской Мещеры. Главную роль здесь играет сельское хозяйство, занимающее более 50% территории, и лесное хозяйство. Применение комплексной мелиорации является основным направлением повышения продуктивность сельского хозяйства, что для рассматриваемой территории наиболее актуально. Типичность выбранного объекта устанавливалась на ландшафтно-генетической основе с использованием ландшафтной карты Рязанской Мещеры, со-I ставленной Мамай И.И. (1983).

Наибольшую роль в развитии ландшафтов Мещерской низменности сыграл четвертичный период. Он характеризовался широким развитием покровных оледенений, которые существенно преобразили территорию, перекрыв коренные породы толщей ледниковых и водноледниковых отложений мощностью от 1 до 58 м. Поскольку почти все ландшафты Рязанской Мещеры в настоящее время испытывают тектоническое опускание, то основная природная тенденция современных почвенных смен выражается в усилении процессов заболачивания (Анненская и др., 1983). Согласно почвенно-географическому районированию территория Рязанской Мещеры относится к подзоне дерново-подзолистых почв южной тайги, Среднерусской провинции, Мещерского округа (Почвенно-геологические условия Нечерноземья, 1984). Мещерский округ относится к дерново-подзолисто - полуболотному песчаному аллювиально-зандровому типу почвенного округа и занимает равнины, плоские и слаборасчлененные, сложенные древнеаллювиальными и флювиогляциаль-ными песками и супесями.

Выполненный ландшафтно-генетический анализ свидетельствует о том, что экополигон "Мещера" является по основным показателям (климатическим, почвенным, гидрогеологическим, геологическим и биологическим) типичным для всей площади Рязанской Мещеры, составляющей 8,2 тыс. км2.

Для построения ландшафтной карты экополигона "Мещера", детальной характеристики почвенного покрова и оценки текущего состояния агроландшафта в 20032005 г.г. проводились полевые исследования. Все годы исследований по увлажнению характеризовались как близкие к оптимальному.

Рекогносцировочное обследование полигона позволило автору описать структуру агроландшафта и оценить коэффициент экологической стабильности К,с (таблица 2).

Общая площадь агроландшафта составляет 3677 га, большую часть площади занимает лес (2700 га), остальная часть занята ранее орошаемыми землями, осушаемыми угодьями, пашней, сенокосами и селитебной территорией. В настоящее время на территории полигона функционирует осушительная система, но вследствие ее неудовлетворительной работы на некоторых участках развиваются процессы переувлажнения и вторичного заболачивания. • ,

В соответствии с таблицей 2 был рассчитан коэффициент экологической стабильности, который характеризует структуру агроландшафта как практически стабильную (К,с=0,66).

Таблица 2 - Структура экополигона "Мещера" и значения коэффициента К-,3, характеризующего экологическое значение отдельных биотических элементов (таблица

Элемент агрогеоспстемы Площадь, га К,,

Лес 2700 0,80

Водоемы 37 0,79

Огороды 50 0,50

Застройка 100 _2

Пастбища 190 0,59

Пашня 140 0,11

Сенокосы 290 0,58

Луга 170 0,60

Для детального описания почвенных характеристик автором в 2004 г. были изучены агрофизические и агрохимические свойства почвы, для чего в 15 точках в соответствии со стандартными методиками был произведен отбор почвенных проб. Результаты проведенных исследований сведены в таблицу 3.

Таблица 3 - Результаты исследования агромелиоративных свойств почв

№ № точек Тип угодья pH Ра05 К20 N, % Содерж. орг.в-ва. % Слой гумусового горизонта, см Гидролит. кислотность, мг-экв/1 ООг Название почвы по гранул, составу (по Ка-чинскому)

мг на 100 г

1 Лес 4,0 6,3 3,7 0,106 3,3 5 4,05 Песок связный

2 Залежь 5,7 33,3 4,3 0,082 3,3 12 0,80 Песок связный

3 Лес 4,4 10,1 3,5 0,075 2,6 9 2,52 Песок связный

4 Пастбище 4,1 1,6 5,5 0,079 5,7 9 1,86 Песок связный

5 Пастбище 6,2 20,1 13,1 0,121 9,5 21 1,28 Супесь

6 Пашня 6,2 43,5 11,5 0,092 8,6 13 1,26 Песок связный

7 Осуш. угодья 5,9 24,8 4,8 0,069 5,2 12 •3,79 Песок связный

8 Участок вторичного заболачивания 4,9 3,4 6,4 3,00 15,2 Торф - 45 2,74 Торф

9 Осушаемые угодья 6,8 19,0 5,9 0,192 9,5 20 1,15 Супесь

10 5,5 39,0 26,1 0,117 10,0 20 3,05 Супесь

11 Лес 4,7 13,3 3,3 0,056 3,0 7 2,57 Песок связный

12 Дачные участки 4,4 27,0 6,1 0,092 7,2 10 7,41 Легкий суглинок-

13 Осушаемые угодья 5,6 31,0 7,0 0,095 8,1 S 4,32 Песок связный

14 5,3 19,1 5,7 0,221 9,1 20 6,53 Супесь

15 5,5 16,8 18,6 0,362 6,95 17 0,61 Супесь

Почвенная карта экополигона, построенная сотрудниками Мещерского филиала ВНИИГиМ, была переведена в электронный вид и дополнена базой данных, содержащей результаты почвенных исследований (рисунок 2).

Комплексное физико-географическое описание проводилось по основным точкам наблюдений по следующей схеме: определение типа угодья; геоморфологическая характеристика; происхождение форм рельефа; отложения и их мощность; тип почвы; увлажнение.

М 1:100000

лШ

Почвы:

-дерново-подзолистая;

-дерново-подзолистая глееватая;

-дерново-подзолистая глеевая;

-маломощные низинные торфяники.

Условные обозначения: , , -точки отбора почвенных образцов.

Рисунок 2 - Почвенная карта экополигона "Мещера" (карта составлена в МФ ВНИИГиМ)

Используя результаты полевых исследований и данные Мамай И.И. (1983), нами была построена ландшафтная карта экополигона "Мещера". Территория экополигона расположена в пределах двух ландшафтов (зандровых и наложенных аллювиальных равнин) и трех местностей (слабоволпистых водно-ледниковых и вы-ровнетю-котловшшых зандровых равшш, вторых надпойменных террас).

Таким образом, экополигон "Мещера" представляет собой модель замкнутого водосборного участка Окского бассейна, характерного для Мещеры, что позволяет изучать динамику природных процессов, влияние антропогенной деятельности (орошение, осушение, агротехника и т.д.) на различные элементы ландшафта. Совокупность этих факторов позволяет использовать экополигон в качестве исследовательского комплекса.

В четвертой главе "Конструирование экологически устойчивого и продуктивного мелиорированного агроландшафта (на примере Рязанской области)" в соответствии с предложенной технологией выполнена оценка современного состояния экополигона "Мещера" для 2004 года. Результаты оценки, приведены на рисунке 3.

Современное состояние агроландшафта можно классифицировать как экологически неустойчивое (Куобш=0,28<0,7). Наиболее устойчивым и потенциально продуктивным является пастбище на ранее орошаемых угодьях. Осушаемые угодья могли иметь более высокую продуктивность и экологическую устойчивость при хорошей работе осушительной системы. Однако, в настоящее время наблюдается низ-

м-12 10

Р, т/га

6 4 2 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

№N3 точек

б)

0,9 0.8 0,7 0,6 Ку 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 О

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

№№ точек

Коэффициент устойчивости агроландшафта в целом

Рисунок 3 - Оценка текущего состояния экоиолигона «Мещера» (а - продуктивность, б - коэффициент экологической устойчивости)

кая фактическая урожайность при достаточно высокой потенциальной продуктивности и низкий уровень устойчивости. Если не проводить мероприятия, повышающие показатели состояния агроландшафта, то в будущем почвы истощатся, начнется деградация, и, как следствие, произойдет дальнейшее снижение экологической устойчивости.

Для проверки адекватности модели продуктивности Пегова-Хомякова было выполнено сравнение фактических и расчетных значений урожайности многолетних трав за пять лет с применением дисперсионного анализа (таблица 4). 1999, 2001 и 2003 годы характеризовались как средние по увлажнению, 2004 год - как близкий к оптимальному, 2002 год был сухой, 2000 - избыточно влажный.

Дисперсионный анализ проводился по методике Доспехова (1973) путем сравнения дисперсии вариантов с дисперсией ошибки по критерию Б. Так как Рф=0,07<Ртеор=Ро5= 4,96, то нулевая гипотеза не отвергается. Отклонение расчетной величины от фактической не превышает 5,2%, исключением является 2003 год.

Таблица 4 - Фактическая и расчетная урожайность многолетних трав, т/га

Год 1999 2000 2001 2002 2003 2004

Фактическая 1,40 1,81 1,45 1,17 2,13 2,01

Расчетная 1,47 1,78 1,39 1,16 1,77 1,96

Отклонение 4,8 1,7 4,3 0,9 20,3 5,2

Таким образом, модель Пегова-Хомякова можно считать адекватной для рассматриваемого объекта, и полученные расчетные данные можно оценить как достоверные.

В соответствии с методикой проведения сценарных исследований были обоснованы ограничения на продуктивность и экологическую устойчивость. Развитие агроландшафта предполагает повышение коэффициента устойчивости до 0,7 при увеличении продуктивности мелиорированных сельскохозяйственных земель до 4,0 т к.ед./га. Основой для обоснования мелиоративных мероприятий является эколого-ландшафтная карта экополигона, представленная на рисунке 4.__

Eis tfew Iben» Sutaeo QKçtes ЦМэ* Htb

m m шиш вша иашавю на и ищшдаяшшмЕ! jara

О 9 —

2 SBSSEggîSSIB

■'M?

ЖвЗРШВЕЮ

Рисунок 4 - Электронная эколого-ландшафтная карта экополигона «Мещера»

(карта составлена автором)

На основе анализа текущего состояния агроландшафта и потенциальной возможности повышения природно-ресурсного потенциала обоснованы следующие возможные сценарии развития агроландшафта:

1. Первый сценарий - применение "сухих" мелиораций на сельскохозяйственных угодьях, т.е. внесение органических удобрений для пополнения запасов органического вещества, регулирование кислотности почв и, как основной вид, внесение минеральных удобрений для создания оптимального соотношения элементов минерального питания (ЫРК).

2. Второй сценарий - реконструкция существующей осушительной системы и строительство новой на участке вторичного заболачивания для регулирования водно-воздушного режима почвы.

3. Третий сценарий является совокупностью первого и второго варианта. В этом случае следует оценить совместное действие «сухих» и гидромелиораций для конструирования экологически устойчивого и продуктивного агроландшафта.

4. Четвертый сценарий включает в себя строительство осушительно-увлажнительной системы на осушенных угодьях совместно с «сухими» мелиора-циями, т.е. проведение комплексных мелиораций.

Значения коэффициента устойчивости после проведения сценарных исследований для всех исследуемых вариантов представлены на рисунке 5.

0,8

0,4 0,2 о

Рисунок 5 - Значения коэффициента устойчивости для различных сценариев

На рисунке видЯо, что реализация рассматриваемых сценариев никак не отразится на устойчивости ранее орошаемых земель (точка № 5), так как степень устойчивости этих угодий изначально была высокой. Наибольшее увеличение коэффициента экологической устойчивости произойдет на участке вторичного заболачивания после реализации четвертого сценария. На осушаемых землях повышение устойчивости возможно только при проведении гидромелиораций.

В таблице 5 приведены обобщенные результаты сценарных исследований.

Анализируя данные таблицы 5, можно сделать следующие выводы: -реализация первого сценария по сравнению с текущим состоянием приведет к увеличению продуктивности в 2,8 раза, однако величина коэффициента устойчивости мелиорируемых земель будет достаточно низкой (Куо0ш=О,47);

(

а.

7 8 9

№№ точек

01-ьй сцгнарий □ 2-ой сцэнарий □ 3-ий сцэнарий 04-ый сценарий

-осуществление второго сценария позволит повысить экологическую устойчивость осушаемых угодий (Куосуш=0,88), но продуктивность сельскохозяйственных земель будет находиться на уровне современного состояния, и значение коэффициента устойчивости агроландшафта в целом не соответствует критериальному (Куобщ=0,46 <0,7);

-третий и четвертый сценарии обеспечат заданный уровень продуктивности (3,2 и 3,5 тыс.к.ед./га) и достаточную экологическую устойчивость (Куобш=0,71-0,72).

Таблица 5 - Обобщенные результаты сценарных исследований

Тип угодья №№ точек текущее состояние 1-ый сценарий 2-ой сценарий 3-ий сценарий 4-ый сценарий

Ку Р, т/га Ку Р, т/га Р, т/га Ку Р, т/га Ку Р, т/га

залежь 2 0,14 - 0,96 7,43 0,14 - 0,96 7,43 0,96 7,43

пастбище 4 0,1 1,84 0,66 7,28 0,1 1,84 0,86 7,28 0,86 7,28

5 0,97 4,59 0,97 7,39 0,97 4,59 0,97 7,39 0,97 7,39

пашня 6 0,68 2,90 0,94 7.18 0,68 2,90 0,94 7,18 0,98 7,18

осушаемые угодья 7 0,46 1,30 0,46 6,14 0,72 1,30 0,72 6,14 0,96 7,28

8 0,1 - 0,1 4,83 0,7 - 0,7 4,83 0,94 5,37

9 0,38 1,82 0,38 6,41 0,9 1,82 0,9 6,41 0,97 7,43

10 0,49 1,95 0,49 6,69 0,98 1,95 0,98 6,69 0,99 7,92

13 0,34 1,37 0,34 6,22 0,89 1,37 0,89 6,22 0,98 7,36

14 0,3 1,23 0,3 6,24 0,98 1,23 0,98 6,24 0,99 7,39

15 0,29 2,09 0,29 6,27 0,99 2,09 0,99 6,27 0,99 7,43

Коэфф.уст-ти в целом общ 0,28 0,47 0,46 0,71 0,72

Средняя продуктивность, т/га т к.ед./га 2,46 1,16 6;61 3,24 2,46 1,16 6,61 3,24 7,22 3,5

Для выбора наиболее приемлемого сценария было проведено технико-экономическое обоснование последних двух вариантов путем сравнения общественной эффективности, которая учитывает экологические и социально-экономические последствия осуществления мелиоративного инвестиционного проекта (МИП) для общества в целом (РД-АПК 3.00.01.003-03). Основным показателем эффективности МИП является дисконтированный прирост чистого дохода (ДПЧД):

ДПЧД = 1Гтат, (13)

где - сальдо приростного денежного потока на т-м шаге; ат - коэффициент дисконтирования, ат = 1/(1 + Е)т , где Е - норма дисконта.

Проект считается эффективным, если ДПЧД положителен, в противном случае МИП неэффективен.

Оценка ДПЧД для 3-его и 4-ого сценариев представлена на рисунке 6.

100 ео 60

ш 40 £ 20 2 О ? -20 § -40

-60 -80

годы

,--«-- 3-ий сценарий —■—4-ый сценарий

Рисунок 6 - Оценка общественной эффективности 3-его и 4-ого сценариев

Анализ результатов расчета показывает, что в существующих экономических условиях наиболее приемлемым является третий сценарий, предусматривающий реконструкцию осушительной системы, строительство ковой осушительной системы на участке вторичного заболачивания и проведение "сухих" мелиораций, так как срок его окупаемости меньше (пять лет против тринадцати), а величина ДПЧД больше (94,33 против 35,67 тыс, руб./га), чем у варианта, предполагающего устройство осушительно-увлажнительной системы. Таким образом, реализация третьего сценария не только позволит обеспечить создание продуктивного и устойчивого аг-роландшафта, но и является на современном уровне экономически обоснованной.

Осуществление третьего сценария позволит повысить устойчивость осушаемых угодий на 33%, что приведет к увеличению экологической устойчивости агро-ландшафта в целом. В результате строительства новой осушительной системы продуктивность может достичь 2,4 т к.ед./га, при повышении индекса почвы в 1,5 раза. На остальных угодья продуктивность возрастет до 3,7 т к.ед./га.

Рекомендации по размещению комплекса мелиоративных мероприятий представлены в виде электронной карты (рисунок 7).

Рекомендуемые дозы органических и минеральных удобрений, извести составят:

-ежегодная дсйа калийных удобрений - до 123,3 кг д.в./га;

-ежегодная доза фосфорных удобрений - 14,2 кг д.в./га;

-доза внесение извести - 5-10 т/га (известкование проводится раз в пять лет);

-в качестве органического удобрения рекомендуется вносить удобрительно-мелиорирующую смесь (УМС), действие которой направлено на стимулирование процессов гумусообразования.

Для оценки эффективности применения УМС в 2005 году при участии автора был заложен деляночный опыт на участке Тинки-2 (экополигон "Мещера") площадью 0,3 га. В качестве вариантов вносились биогумус (10 т/га), УМС (10 т/га) и минеральные удобрения в количестве: 1\[60Рбо К60) Н9иР90 К90, N,2,^120 К|2о-

Рисунок 7 - Электронная карта размещения комплексов мелиоративных меро' приятии (составлена автором)

В конце вегетационного периода 2005 г. была определена биопродуктивность многолетних трав с подсевом ячменя и овса (таблица 6).

Таблица б - Урожайность биомассы на учетных участках, т/га__

Варианты Контроль УМС Биогумус ЫбоРбо Кбо НэдРзд К90 )М|2()Р|20 К.120

Урожайность биомассы, т/га 1,15 2,46 1,73 1,47 1,57 2,08

Результаты опыта показали, что наибольший эффект достигнут при внесении УМС - продуктивность биомассы при внесении УМС увеличилась более, чем в 2 раза по сравнению с контролем. Применение удобрительно-мелиорирующих смесей научно обосновано, и рекомендуемая доза составляет 10 т/га один раз в три года.

Рекомендуемые параметры закрытого дренажа для строительства новой осушительной системы: глубина заложения дрен 1,3 м, расстояние между дренами 20 м, их длина 100-200 м, уклон 0,002, диаметр коллекторов 250 мм, дрен 50 мм. Средняя норма осушения для многолетних трав составляет 65 см.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

3. Разработана методика проведения сценарных исследований, основным этапом которой является оценка продуктивности и экологической устойчивости агроландшафта. В результате сценарных исследований на основе технико-экономических расчетов выбирается приемлемый вариант развития и размещения комплексов мелиоративных Мероприятий и объем мелиоративных работ.

4. В работе обосновано применение модели Пегова-Хомякова для оценки продуктивности мелиорированного агроландшафта как интегрального показателя состояния агрогеосистемы. Проверка адекватности модели Пегова-Хомякова, выполненная на экополигоне «Мещера», свидетельствует о достоверности результатов расчетов. Отклонение расчетных значений составляет около 5%.

5. Для оценки экологической устойчивости мелиорированного агроландшафта разработана методика и модель, которая позволяет определить степень устойчивости агрогеосистемы в зависимости от структуры агроландшафта, объема проводимых мелиоративных мероприятий и агромелиоративных свойств почвы.

6. Разработана компьютерная технология повышения природно-ресурсного потенциала агроландшафта, предназначенная для улучшения состояния сельскохозяйственных угодий путем повышения экологической устойчивости и продуктивности адекватно подобранным комплексом мелиоративных мероприятий. Технология включает следующие этапы выполнения работ: создание информационной базы данных, оценка текущего состояния агроландшафта, проведение сценарных исследований и технико-экономическое обоснование вариантов размещению мелиоративных мероприятий"и объемов работ.

7. Обоснован адекватный комплекс мелиорации для экополигона «Мещера», способствующий повышению природно-ресурсного потенциала агроландшафта и включающий проведение комплекса мелиораций, что позволяет повысить продуктивность сельскохозяйственных угодий экополигона «Мещера» до 2,4-3,7 тыс.к.ед./га против 1,16 тыс. к.ед./га в существующих условиях, увеличить коэффициент экологической устойчивости с 0,28 до 0,71.

сения удобрительно-мелиорирующих смесей составляет 10 т/га, калийных удобрений - до 123,3 кг д.в./га, фосфорных - 14,2 кг д.в./га, доза внесения извести составляет 5,0-10,0 т/га. Проведение рекомендованных мероприятий обеспечит повышение коэффициента устойчивости осушаемых угодий на 33%, при возрастании индекса почвы в 1,3-2,4 раза.

Рассчитанная общественная эффективность реализации вышеуказанных рекомендаций показывает, что прирост чистого дисконтированного дохода составит 94,33 тыс. руб./га. Срок окупаемости равен 4 годам, с учетом дисконта - 5 годам.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Кирейчева Л.В., Белова И.В. Экологические аспекты повышения природно-ресурсного потенциала агроландшафтов // Вопросы мелиорации, №3-4, 2003, с. 142148.

2. Кирейчева JI.B., Белова И.В. Роль комплексных мелиорации в восстановлении и повышении природно-ресурсного потенциала агроландшафтов. - Материалы научно-технической конференции, посвящ.70-летию Шумакова Б.Б., 10 сентября, 2003, с. 21-26.

3. Кирейчева JI.B., Белова И.В. Значение комплексных мелиораций для формирования продуктивного и устойчивого агроландшафта. - Материалы Межрегиональной конференции МКИД (Производство продовольствия и вода: социально-экономические проблемы ирригации и дренажа), Москва, 2004, с. 23-25.

4. Кирейчева JI.B., Белова И.В. Значение комплексных мелиораций для формирования продуктивного и устойчивого агроландшафта // Мелиорация и водное хозяйство, № 4, 2004, с.23-26.

5. Белова И.В. Повышение экологической устойчивости агроландшафтов комплексными мелиорациями. - Сборник научных трудов «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий», Рязань, 2004, с. 93-99.

6. Кирейчева JI.B., Белова И.В. Комплексные мелиорации как инструмент экологического земледелия. - Материалы Молодежного форума «Агробиотехнологии и экологическое земледелие», Владимир, 2005, с. 54-57.

7. Кирейчева JI.B., Белова И.В. Оценка продуктивности и экологической устойчивости агроландшафта на примере экополигона «Мещера». - Материалы международной научной конференции (Костяковские чтения) «Наукоемкие технологии в мелиорации», Москва, 2005, с. 371-375.

8. Belova I.V, Principies of ecologically stable agri-landscapes development within drainage area in the irrigated lands. - 21sl European regional Conference "Integrated land and water resources management: towards sustainable rural development, Frankfurt (Oder), Germany and Slubice, Poland, 2005.

9. Белова И.В. Повышение экологической устойчивости агроландшафтов комплексными мелиорациями. - Сборник научных докладов 2-й Всероссийской конференции молодых ученых «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации», Коломна, 2005, с. 9-14.

Подписано к печати 21.11.2005 г. Заказ 29. Тираж 100

ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии 127550, Москва, ул. Б. Академическая, 44

РНБ Русский фонд

2007-4 9899

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Белова, Ирина Валентиновна

Введение. Общая характеристика работы

Глава 1 Проблема повышения природно-ресурсного потенциала ^ современных агроландшафтов

1.1 Общие представления об агроландшафтах

1.2 Принципы районирования и картографирования современных 18 ландшафтов

1.3 Оценка природно-ресурсного потенциала агроландшафтов

1.4 Мелиоративное преобразование агроландшафтов

1.5 Экологические ограничения на показатели антропогенной деятельности при формировании экологически устойчивых и продуктивных агроландшафтов 33 Выводы по главе

Глава 2 Теоретические предпосылки создания продуктивного и экологически устойчивого мелиорированного агроландшафта

2.1 Концептуальная модель формирования продуктивного и устойчивого агроландшафта

2.2 Значение комплексных мелиораций в повышении природно-ресурсного потенциала агроландшафтов

2.3 Обоснование модели продуктивности агроландшафта

2.4 Формирование модели устойчивости мелиорированного агроландшафта

2.5 Использование ГИС-технологий как инструмента для информационно-картографического моделирования агроландшафтов

2.6 Технология формирования высокопродуктивного и экологически устойчивого агроландшафта Выводы по главе

Глава 3 Характеристика ландшафтов Рязанской Мещеры. Выбор объекта исследований

3.1 Описание ландшафтов Рязанской Мещеры

3.2 Выбор объекта исследований и обоснование его типичности 75 ^ Выводы по главе

Глава 4 Конструирование экологически устойчивого и продуктивного мелиорированного агроландшафта (на примере Рязанской области)

4.1 Оценка текущего состояния экополигона "Мещера"

4.2 Методика проведения сценарных исследований

4.3 Проведение сценарных расчетов по оценке продуктивности и устойчивости при различных схемах размещения мелиорации

4.4 Технико-экономическое обоснование сценариев развития агроландшафта

4.5 Рекомендации по развитию и размещению комплексных меф лиораций в агроландшафте

Выводы по главе

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Повышение экологической устойчивости агроландшафтов комплексными мелиорациями"

Актуальность темы. В настоящее время в связи с интенсивной антропогенной деятельностью наблюдается широкомасштабное развитие деградацион-w ных процессов не только на землях сельскохозяйственного назначения, но и в пределах агроландшафтов. Деградация почв в России обусловлена комплексом природных и антропогенных процессов, включающих водную и ветровую эрозию, засоление и заболачивание почв, уплотнение, опустынивание, загрязнение тяжелыми металлами и пр. Общая площадь деградированных земель составляет по разным оценкам 120 - 130 млн. га. Сельскохозяйственные земли на площади 42,6 млн. га подвержены водной эрозии, 26,4 млн. га - ветровой. Засоленные почвы составляют 17,3 млн. га, солонцовые - 22 млн. га. переувлажнению и заболачиванию подвержено 24,1 млн. га.

Земли, подверженные разным типам деградации, обладают низкой продуктивностью, а агроландшафты - слабой экологической устойчивостью. Для ф преодоления негативных явлений и решения проблемы продовольственной безопасности страны Минсельхозом РФ разработана "Концепция сохранения и восстановления плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006 - 2010 годы".

В соответствии с Концепцией в настоящее время актуальной проблемой является повышение экономического потенциала сельскохозяйственного производства, предполагающее повышение продуктивности обрабатываемых угодий и экологизацию сельского хозяйства в целях обеспечения населения необходимым объемом качественной продукции. Поэтому одной из стратегических задач является повышение экологической устойчивости агроландшафтов с целью создания необходимых условий для сохранения и наиболее полной реализации природно-ресурсного потенциала сельскохозяйственных угодий. • Поэтому научное обоснование комплекса мелиоративных мероприятий для повышения продуктивности и экологической устойчивости будет способствовать решению проблемы сохранения и повышения природно-ресурсного потенциала обрабатываемых земель с целью упреждения негативных последствий сельскохозяйственного производства.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка методологии и практических рекомендаций по созданию высокопродук-^ тивного и экологически устойчивого агроландшафта при применении комплексных мелиораций.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• выполнить анализ современного состояния агроландшафтов в России;

• разработать интегральный показатель для оценки экологической устойчивости агроландшафта;

• обосновать модель расчета продуктивности мелиорированного агроландшафта;

• оценить текущее состояние конкретного агроландшафта через определение степени устойчивости и величины продуктивности;

• разработать методику проведения сценарных исследований на основе эколого-ландшафтной карты с использованием ГИС-технологий;

• разработать рекомендации по размещению комплексных мелиораций в агроландшафте с целью повышения его продуктивности и экологической устойчивости для выбранного объекта.

Методика проведения исследований. В качестве основного методологического подхода при формировании устойчивого и продуктивного агроландшафта принимался системный анализ, предполагающий комплексное изучение основных факторов, влияющих на развитие агроландшафтов. Исследования базировались на анализе литературы и фондовых материалов, включали теоретические разработки, полевые исследования и компьютерное картографирование. Натурные исследования проводились на экополигоне "Мещера" МФ ж

ГНУ ВНИИГиМ. Обработка результатов исследований осуществлялась с использованием методов математической статистики.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту:

-концептуальная модель, позволяющая научно обосновать комплекс мелиоративных мероприятий для повышения продуктивности и экологической устойчивости агроландшафта; ® -методика оценки экологической устойчивости агроландшафта в зависимости от структуры ландшафта, агромелиоративных свойств почв, видов и объемов мелиоративных мероприятий;

-компьютерная технология повышения природно-ресурсного потенциала агроландшафта комплексными мелиорациями, включающая оценку продуктивности и устойчивости агрогеосистемы, проведение сценарных исследований и обоснование адекватного комплекса мелиоративных мероприятий;

-рекомендации по размещению комплексов мелиоративных мероприятий в агроландшафте и объемам мелиоративных работ с учетом экологических требований на антропогенную сельскохозяйственную деятельность.

Практическая значимость работы заключается в разработке рекомен-ф даций по размещению комплексных мелиораций в агроландшафте, способствующих увеличению природно-ресурсного потенциала сельскохозяйственных угодий путем повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий и экологической устойчивости агроландшафта. Рекомендации могут быть использованы научными, проектными организациями и конкретными хозяйствами по производству сельскохозяйственной продукции. Результаты исследований использовались при составлении ежегодных отчетов ГНУ ВНИИГиМ по программе РАСХН 12.03 "Разработать научно-методические основы и технологии управления комплексной мелиорацией земель и водопользованием в АПК с учетом природоохранных требований".

Апробация работы.

Материалы исследований обсуждались на секциях Ученого Совета ГПУ • ВНИИГиМ (2002-2005 г.г.). Основные результаты были доложены на следующих конференциях: конференция, посвященная 50-летнему юбилею Мещерского филиала ВНИИГиМ (Рязань, 2004); конференция молодых ученых "Агротехнологии в экологическом земледелии" (Владимир, 2005); Международная конференция МКИД "Интегрированное использование водных и земельных ресурсов" (Германия, 2005); Международная конференция "Наукоемкие технологии в мелиорации" (Костяковские чтения) (Москва, ВНИИГиМ, 2005); Всероссийская конференция молодых ученых (Коломна, 2005). На форуме молодых ученых в г. Коломне работа была удостоена первой премии.

Публикации.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 9 печатных работах, в том числе 2 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и выводов, изложена на 160 страниц машинописного текста, иллюстрирована 19 рисунками, содержит 41 таблицу и 4 приложения. Библиографический список включает 128 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Белова, Ирина Валентиновна

Выводы и рекомендации

1. Выполненный анализ состояния сельскохозяйственных и мелиорированных земель в России показал, что в настоящее время наблюдается широкомасштабное развитие деградационных процессов, вследствие чего уменьшается объем сельскохозяйственной продукции и понижается экологическая устойчивость агроландшафтов. Поэтому проблема повышения агро-природного потенциала ландшафтов в настоящее время актуальна, о чем свидетельствует разработка Министерством сельского хозяйства РФ Концепции "Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006-2010 годы", направленной на создание условий для устойчивого развития сельскохозяйственного производства в целом.

2. Предложена концептуальная модель формирования экологически устойчивого и продуктивного агроландшафта, позволяющая научно обосновать адекватный комплекс мелиоративных воздействий, обеспечивающий интенсификацию сельскохозяйственного производства и устойчивое функционирование агрогеосистемы. Рассмотренные в таком аспекте комплексные мелиорации имеют природоохранное и природовосстанавливающее значение и являются основным способом повышения природно-ресурсного потенциала агроландшафтов.

3. Выбор комплекса мелиоративных мероприятий осуществляется путем проведения сценарных исследований с применением ГИС-технологий. Для эффективного использования этого инструмента была разработана методика проведения сценарных исследований, основным этапом которой является оценка продуктивности и экологической устойчивости агроландшафта, позволяющая судить о приемлемости того или иного варианта сценария. В результате сценарных исследований выбирается приемлемый вариант развития и размещения комплексов мелиоративных мероприятий (электронная карта) и объем мелиоративных работ.

4. В работе обосновано применение модели Пегова-Хомякова для оценки продуктивности мелиорированного агроландшафта как интегрального показателя состояния агрогеосистемы. Модель комплексно учитывает агромелиоративные свойства почвы (содержание гумуса, обеспеченность элементами минерального питания и т.д.) и климатические параметры (температуру и показатели увлажнения). Проверка адекватности модели Пегова-Хомякова, выполненная на экополигоне «Мещера», свидетельствует о достоверности результатов расчетов. Отклонение расчетных значений от фактических составляет около 5 %. Это позволяет ее использовать для прогнозных оценок значений продуктивности при воздействии антропогенных или природных факторов.

5. Для оценки экологической устойчивости мелиорированного агроландшафта разработана модель устойчивости на основе методологии, предложенной сотрудниками МГУ. Предложенная модель позволяет определить степень устойчивости агрогеосистемы в зависимости от структуры агроландшафта, объема проводимых мелиоративных мероприятий и агромелиоративных свойств почвы.

6. Разработана компьютерная технология повышения природно-ресурсного потенциала агроландшафта, предназначенная для улучшения состояния сельскохозяйственных угодий путем повышения экологической устойчивости и продуктивности адекватно подобранным комплексом мелиоративных мероприятий. Технология включает следующие этапы выполнения работ: создание информационной базы данных, оценка текущего состояния агроландшафта, проведение сценарных исследований и выдача рекомендаций по размещению мелиоративных мероприятий и объемам работ. Материально-техническое и информационное обеспечение включает в себя программу ArcView 3.2, банк моделей, почвенную и ландшафтную карту.

7. Обоснован адекватный комплекс мелиораций для экополигона «Мещера», способствующий повышению природно-ресурсного потенциала агроландшафта и включающий проведение осушительных, биологических, агротехнических, химических и культуртехнических мелиораций. Предложенный комплекс позволяет повысить продуктивность сельскохозяйственных угодий экополигона «Мещера» до 2,4 - 3,7 тыс. к.ед./га против 1,16 тыс. к.ед./га в существующих условиях, коэффициент экологической устойчивости увеличится с 0,28 до 0,71.

7. Даны рекомендации по размещению комплексов мелиоративных мероприятий в агроландшафте и объемы их проведения. Общая площадь проведения комплексных мелиораций составляет почти 900 га, площадь реконструкции осушительной системы составляет 500 га, строительства новой осушительной системы — 35 га. Предлагается строительство закрытого дренажа из пластмассовых труб со следующими параметрами: средняя глубина заложения дрен 1,3 м, расстояние между дренами 20 м, их длина 100-200 м, уклон 0,002, диаметр коллекторов 250 мм, дрен 50 мм. Агротехнические мелиорации предлагается проводить на площади 900 га. Доза внесения удобри-тельно-мелиорирующих смесей составляет 10 т/га, калийных удобрений - 73 - 123 кг д.в./га, фосфорных — 14 — 52 кг д.в./га, доза внесения извести составляет 5,0-10,0 т/га. Проведение рекомендованных мероприятий обеспечит повышение коэффициента устойчивости осушаемых угодий на 33%, при возрастании индекса почвы в 1,3-2,4 раза. Результатом применения рекомендаций будет формирование экологически устойчивого и продуктивного агроландшафта.

8. Рассчитанная общественная эффективность реализации вышеуказанных рекомендаций показывает, что прирост чистого дисконтированного дохода составит 94,33 тыс. руб./га. Срок окупаемости равен 4 годам, с учетом дисконта - 5 годам. Таким образом, предложенный комплекс мелиоративных мероприятий не только обеспечивает создание продуктивного и устойчивого агроландшафта, но и является на современном уровне экономически обоснованным.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Белова, Ирина Валентиновна, Москва

1. Агропромышленный комплекс России в 2004 году. М., 2005.

2. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. М.: ФГНУ «Росинфор-магротех», 2005.

3. Агроэкология / Под ред. В.А. Черникова А.И. Чекереса. — М.: Колос, 2000.

4. Адаптивно-ландшафтная система земледелия Рязанской области Модель XXI столетия / Под. ред. С.Я. Полянского. — Рязань: Рязанский НИПТИ АПК, 2000.

5. Айдаров И.П. Критерии экологической безопасности агроландшафтов: Мат. Междунар. науч. конф. "Наукоемкие технологии в мелиорации", Москва, 2005.

6. Айдаров И.П. Перспективы развития комплексных мелиораций в России (монография). М.: Изд. МГУП, 2004.

7. Анненская Г.Н., Мамай И.И., Цесельчук Ю.Н. Ландшафты Рязанской Мещеры и возможности их освоения. — М.: Изд. МГУ, 1983.

8. Берлянт А.М. Картография: Уч. для вузов. — М.: АспектПресс,2001.

9. Беручашвили Н.Л. Четыре измерения ландшафта. М.: Изд. "Мысль", 1986.

10. Беручашвили Н.Л., Жучкова В.К. Методы комплексных физико-географических исследований. М.: Изд. МГУ, 1997.

11. Будыко М.И. Глобальная экология. М.: Мысль, 1977.

12. Булаткин Г.А. Оптимизация продуктивности агроценозов // Вестник РАСХН, № 4, 1990.

13. Булаткин Г.А. Эколого-энергетические аспекты продуктивности агроценозов. Пущино: ОНТИ НЦБИ, 1986.

14. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. — М.: Агропромиздат, 1986.

15. Вальков В.Ф. и др. Почвоведение. М.: ИКЦ "МарТ", 2004.

16. Вальков В.Ф. Почвенная экология сельскохозяйственных растений. М.: Агропромиздат, 1986.

17. Величко В.А., Прошкин В.А. Оптимальные уровни содержания подвижного фосфора и обменного калия в дерново-подзолистых и серых лесных почвах Центрального района Нечерноземной зоны России для основных полевых культур // Агрохимия, № 12, 1999.

18. Волкова Н.И., Жучкова В.К., Цесельчук Ю.Н. Методические приемы предпроектных ландшафтных исследований для целей мелиорации земель. Уфа, 1984.

19. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба М., 1999.

20. Глазовская М.А. Геохимические основы типологии и методики исследований природных ландшафтов. — Смоленск: Изд. Ойкумена, 2002.

21. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям: Метод, пособие. М.: Изд. МГУ, 1997.

22. Голованов А.И., Кожанов Е.С., Сухарев Ю.И. Ландшафтоведе-ние. М.: КолосС, 2005.

23. ГОСТ 26207-91 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО.

24. ГОСТ 26212-91 Почвы. Определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО.

25. ГОСТ 26213-91 Почвы. Методы определения органического вещества.

26. ГОСТ 26483-85 Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО.

27. ГОСТ 28168-89 Почвы. Отбор проб.

28. Государственные доклады «О состоянии окружающей природной среды» за 2002 и 2003 годы.

29. Дитц Л.Ю., Смоленцев Б.А. Геоинформационная система в почвенной картографии. Новосибирск: Наука, 2002.

30. Дмитриев В.В., Фрумин Г.Э. Экологическое нормирование и устойчивость. Спб.: Изд. "Наука". - 2004.

31. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1973.

32. Дроздов К.А. Проблемы систематики антропогенных ландшафтов. Сб. научн. трудов "Антропогенные ландшафты: структура, методы и прикладные аспекты изучения"/Под. ред. Милькова Ф.Н. - Воронеж: Изд. ВГУ, 1988.

33. Дьяконов К.Н. Геофизика ландшафта. Биоэнергетика, модели, проблемы. М.: Изд. Московского унив-та, 1991.

34. Дьяконов К.Н., Аношко B.C. Мелиоративная география. М.: Изд. МГУ, 1995.

35. Жученко А. А. Адаптивное растениеводство: Эколого-генетические основы. — Кишинев: Изд. Штиинца, 1990.

36. Зайдельман Ф.Р., Болатбекова К.С. Принципы и опыт агроланд-шафтного районирования для обоснования земледелия и мелиорации почв // Почвоведение, № 3, 1997.

37. Иванов Д.А. Ландшафтно-адаптивные системы земледелия (агро-экологические аспекты): Монография Тверь, «ЧуДо», 2001.

38. Иванов Д.А., Тюлин В.А., Сутягин В.П. Практикум по агроланд-шафтоведению. Москав-Тверь: ЧуДо, 2005.

39. Извеков С.А. Основы конструирования экологически устойчивых агроландшафтов // Земледелие, № 9, 1993.

40. Исаева С.Д. Методология обоснования мелиорации с учетом экологической устойчивости геосистем: Автореф. дис. д-ра техн. наук: 06.01.02/ Всерос. НИИ гидротехники и мелиорации. — М., 2004.

41. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. М.: Изд. "Высш. шк.", 1991.

42. Исаченко А.Г. Методы прикладных ландшафтных исследований. -Л.: Изд. "Наука", 1980.

43. Исаченко А.Г. Прикладное ландшафтоведение. Л.: Изд. ЛГУ,1979.

44. Исаченко А.Г., Исаченко Г.А. Ландшафтно-географические предпосылки экологического нормирования//Известия Русского географического общества. Том 125, вып. 1. Спб.: Изд. "Наука", 1993.

45. Карманов И.И. Методика и технология почвенно-экологической оценки и бонитировки почв для сельскохозяйственных культур. — М.: ВАСХНИЛ, 1990.

46. Кауричев И.С. Почвоведение: Уч. по спец. "Агрохимия и почвоведение", 1989.

47. Кауричев И.С. Природно-сельскохозяйственное районирование и почвы Нечерноземной зоны РСФСР. — М., 1991.

48. Кирейчева Л.В. Концепция создания устойчивых мелиорированных агроландшафтов // Вестник РАСХН, № 5, 1997.

49. Кирейчева Л.В. Формирование экологически устойчивых мелиорированных агроландшафтов //Аграрная наука, № 2, 1998.

50. Кирейчева Л.В., Белова И.В. Значение комплексных мелиораций для формирования продуктивного и устойчивого агроландшафта // Мелиорация и водное хозяйство, № 4, 2004.

51. Кирейчева Л.В., Белова И.В. Экологические аспекты повышения природно-ресурсного потенциала агроландшафтов // Вопросы мелиорации, №3-4,2003.

52. Кирейчева Л.В., Шумаков Б.Б. Экологические аспекты мелиорации/Вестник РАСХН, № 4, 1994.

53. Кирюшин В.И. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия. -Пущино, 1993.

54. Кирюшин В.И. Экологическая устойчивость агроландшафтов и почв: определения и классификация. Сб. "Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям". М., 2002.

55. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. М.: Колос,1996.

56. Клементова Е., Гейниге В. Оценка экологической устойчивости сельскохозяйственных ландшафтов//Мелиорация и водное хозяйство, № 6, 1995.

57. Козловский Ф.И. Современные естественные и антропогенные процессы эволюции почв М.: Наука, 1991.

58. Комплекс природоохранных мероприятий по обеспечению экологической устойчивости осушаемых агроландшафтов (проект). — Тверь, 1999.

59. Коноплев Е.А., Гаврилович А.К. Эффективность комплексной мелиорации земель: Обзорная информация/ВНИИТЭИагропром. М., 1992.

60. Концепция мелиораций сельскохозяйственных земель в России / Под общ. ред. Гордеева А.В. и Романенко Г.А. М.: МГУТТ, 2005.

61. Костяков А.Н. Основы мелиораций. — Москва: Гос. изд-во с/х литературы, 1951.

62. Ландшафтное земледелие. Часть 1. Концепция формирования высокопродуктивных экологически устойчивых агроландшафтов и совершенствование систем земледелия на ландшафтной основе.- Курск, 1993.

63. Лопырев М.И. Основы агроландшафтоведения. Воронеж, 1995.

64. Лосев А.П., Журина Л.Л. Агрометеорология. М.: Изд. "КолосС", 2003.

65. Макунина А.А. Функционирование и динамика ландшафта. — Вестник Московского университета. Серия «География», № 5, 1980.

66. Макунина А.А., Рязанов П.Н. Функционирование и оптимизация ландшафта. М.: Изд. МГУ, 1988.

67. Мамай И.И. Динамика и функционирование ландшафтов. М.: Изд. МГУ, 2005.

68. Мамай И.И. Динамика ландшафтов. Методика изучения.- М.: Изд. МГУ, 1992.

69. Мандер Ю.Э. и др. Рациональная организация мелиоративных территорий и охрана природной среды. Тарту, 1985.

70. Мандер Ю.Э. Эталонные мелиоративные объекты — стандарты охраны сельскохозяйственных ландшафтов//Вопросы ухода за ландшафтом и природоохранного просвещения в СССР. — Тарту, 1988.

71. Мандер Ю.Э., Сультс Ю.А., Яцухно В.М. Организация сельскохозяйственных ландшафтов мелиорируемых территорий. Сб. «Неоднородность ландшафтов и природопользование». М., 1983.

72. Маслов Б.С. Мелиорация и охрана природы. М.: Россельхозиз-дат, 1985.

73. Маслов Б.С., Айдаров И.П., Шульгин А.М. Ландшафтный подход к обоснованию комплексных мелиораций//Вестник РАСХН, № 6, 1996.

74. Мелиоративное состояние орошаемых и осушенных сельскохозяйственных угодий и техническое состояние оросительных и осушительных систем по состоянию на 01.01.2005 года. — М., 2005.

75. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов мелиорации сельскохозяйственных земель. РД-АПК 3.00.01.003-03.

76. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2003.

77. Милащенко Н.З. и др. Устойчивое развитие агроландшафтов. Том 1.- Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2000.

78. Мильков Ф.Н. Рукотворные ландшафты. М.: Изд. «Мысль»,1978.

79. Мильков Ф.Н. Сельскохозяйственные ландшафты, их специфика и классификация. Сб. Вопросы географии, № 124. - М.: Мысль, 1984.

80. Михайлов Н.И. Физико-географическое районирование. М.,1985.

81. Михно В.Б. Мелиоративное ландшафтоведение. Воронеж.: Изд. Воронежского ун-та, 1984.

82. Михно В.Б., Мильков Ф.Н. Ландшафтно-экологические основы мелиорации. Воронеж: Изд. ВГУ, 1995.

83. Мищенко А.А., Мищенко Т.А. Ландшафтоведение: Словарь терминов и понятий. Краснодар, 2004.

84. Муравьев А.С., Олейник Г.Г. Нормативный справочник по экономике и организации сельскохозяйственного производства. М.: Изд. "Колос", 1972.

85. Николаев В.А. Адаптивная пространственно-временная организация агроландшафта//Вестник МГУ, серия 5 "География", № 1, 1999.

86. Николаев В.А. К познанию динамики сельскохозяйственных ландшафтов. Сб. научн. трудов "Антропогенные ландшафты: структура, методы и прикладные аспекты изучения"/Под. ред. Милькова Ф.Н. - Воронеж: Изд. ВГУ, 1988.

87. Николаев В.А. Концепция агроландшафта//Вестник МГУ, серия 5 "География", № 2,1987.

88. Николаев М.В. Современный климат и изменчивость урожаев. Зерновые умеренного пояса. Спб.: Гидрометеоиздат, 1994.

89. Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных земель (рекомендации). Москва: ВО «Агропромиз-дат», 1990.

90. Оптимизация условий повышения плодородия почв: Сб. науч. тр./ Под ред. Минеева В.Г. М.: Изд. МГУ, 1990.

91. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд. МГУ, 1985.

92. Парфенова Н.И. Вопросы обоснования режима грунтовых вод орошаемых земель. Проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и почвоведения. М.: ВНИИГиМ, 1996.

93. Парфенова Н.И., Решеткина Н.М. Энергетические природно-зональные показатели и перспектива их применения в мелиорации/Мелиорация и водное хозяйство, № 1, 1993.

94. Пегов С.А., Хомяков П.М. Моделирование развития экологических систем. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991.

95. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта: Уч. пособие, Москва, изд. "Астрея-2000", 1999.

96. Пискунов А.С. Методы агрохимических исследований. М.: Изд. "КолосС", 2004.

97. Понько В.А., Зиненко В.И., Петрик А.И. Изменчивость увлажнения и мелиорация Барабо-Кулунды//Мат. научно-практической конференции "Мелиорация Барабы", Новосибирск, 2005.

98. Почвенно-геологические условия Нечерноземья. М.: Изд. МГУ,1984.

99. Почвоведение. В 2 ч./Под ред. Ковды, Б.Г. Розанова. 4.1. Почва и почвообразование.-М.: Высш. шк., 1988.

100. Почвоведение. В 2 ч./Под ред. Ковды, Б.Г. Розанова. 4.2.

101. Практикум по агрохимии /Под. ред. Минеева В.Г. М.: Изд. МГУ, 2001.

102. Пыленок П.И. Природоохранные режимы и технологии мелиорации переувлажненных сельскохозяйственных земель. Автореф. дис. д-ра техн. наук: 06.01.02/ Всерос. НИИ гидротехники и мелиорации. - М., 2005.

103. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М.: Изд. "Мысль", 1990.

104. Реймерс Н.Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы. М.: Россия молодая, 1994.

105. Романова Э.П. Современные ландшафты Европы. М.: Изд. МГУ, 1997.

106. Руководство по длительному сельскохозяйственному использованию осушаемых торфяных почв Нечерноземной зоны Российской Федерации

107. Руководство пользователя Arc View GIS. М.: Изд.МГУ, 1998.

108. Сельскохозяйственная энциклопедия. М., 1969.

109. Солнцев В.А. О морфологии природного географического ландшафта/ТВ опросы географии, сборник 16, 1949.

110. Солнцев Н.А. Природный географический ландшафт и некоторые его закономерности //Учение о ландшафте: Избранные труды. М.: Изд. МГУ, 2001.

111. Справочник агрохимика. М.: Россельхозиздат, 1980.

112. Телицын B.JI. Концептуальная модель мелиорируемых земель// Мелиорация и водное хозяйство, № 4, 1995.

113. Телицын B.JI. Методология системного подхода для оптимизации агротехнических решений //Сб. научн. трудов "Совершенствование методологии агрохимических исследований". М., 1997.

114. Телицын B.JI. Системный подход и анализ при решении экологических проблем земледелия// С.-х. биология. Сер. "Биология растений", № 5, 2000.

115. Хомяков Д.М. Агрометеорологические условия и эффективность удобрений. М.: Изд. МГУ, 1990.

116. Хомяков Д.М. Оптимизация системы удобрений и агрометеорологические условия. М.: Изд. МГУ, 1991.

117. Хомяков П.М. и др. Моделирование динамики геоэкосистем регионального уровня. М.: Изд. МГУ, 2000.

118. Черников В.А., Милащенко Н.З., Соколов О.А. Устойчивость почв к антропогенному воздействию. Книга 3, Пущино, 2001.

119. Шишов JI.JI. и др. Классификация и диагностика почв России. -Смоленск: Ойкумена, 2004.

120. Шумаков Б.Б., Кирейчева JI.B. Экологические аспекты мелиоративной деятельности на орошаемых землях//Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, № 4, 1994.

121. Экологические аспекты мелиорации земель юга Нечерноземья / Под ред. Мажайского Ю.А. и Желязко В.И. М.: Изд. МГУ, 2003.

122. Юхнин А.А. Расчет продуктивности сельскохозяйственных уго-дий//Агрохимический вестник, № 1, 1999.

123. Яшин И.М., Шишов JI.JL, Раскатов В.А. Почвенно-экологические исследования в агроландшафтах. М.: Изд. МСХА, 2000.

124. Bouma J. Land evaluation for landscape units // Handbook of soil science.- 2000.

125. Land evaluation. Part 1. Principles in land evaluation and crop production calculations / Sys I.C., Van Ranst E., Debaveye I.J. 1991.

126. Land quality indicators and their use in sustainable agriculture and rural development. Rome, 1997.

127. Rossister D. A theoretical framework for land evaluation // Geoderma. 1996.

128. Singer M.J., Ewing S. Soil quality // Handbook of soil science.2000.

129. Wagenet R.J. Agriculture and environment // Agriculture research in Northeastern United States. ASA. - 1993.

130. Метеорологические условия за 1981-2005 годы (по данным Рязанского1. ГМЦ)

131. Примечание: О осадки в мм; Ку - коэффициент увлажнения =О/Е0, где Ео -испарениес водной поверхности испарометра ГГИ-3000 в мм (среднее).

132. Тогда = 16,5 • 0,85 = 14,0ц/га0.22 "l2 (1960-900 1311100

133. Так как фактическая урожайность является средней, то и расчетную следует учитывать среднюю: Р ф. =14,7 ц/га.2000 годр£ух. = 20>2' °>85 = 17,2ц/га1. ART = ехр 0.22^2 . зГ1819-900V1. Л поо J0,23;

134. Средняя расчетная урожайность Р ф. =17,8 ц/га.2001 год.

135. Pfyx. =13,7-0,85 = 11,7ц/га1. ART = ехр0.22(1965-900Т0,18;

136. Р 7 = 8,10 • 0,18 • 0,9 • 0,85 • 10 = 11,2ц / га; Р9 = 11,34.0,18 • 0,9 • 0,85 • 10 = 15,6ц / га;

137. Р10 = 12,11 • 0,18 • 0,9 • 0,85 • 10 = 16,7ц/га; Р13 = 8,50 • 0,18 • 0,9 • 0,85 -10 = 11,7ц / га; Р14 = 7,63 • 0,18 • 0,9 • 0,85 • 10 = 10,5ц/га; Р15 = 12,98 • 0,18 • 0,9 • 0,85 • 10 = 17,9ц / га.

138. Средняя расчетная урожайность Р ф. =13,9 ц/га. 2002 год.рсух. = 13,5 0,85 = 11,7ц/га1. ART = exp0.22 31 .2060-900 11000,15;

139. P7 = 8,10 • 0,15.0,9 • 0,85 • 10 = 9,3ц /га; P9 =11,34-0,15-0,9-0,85-10 = 13,Оц/га;

140. P10 = 12,11 • 0,15 0,9 • 0,85 • 10 = 13,9ц/га; P13 = 8,50 • 0,15 • 0,9 • 0,85 • 10 = 9,8ц / га; Р14 = 7,63 • 0,15 - 0,9 - 0,85 • 10 = 8,8ц/га; Р15 = 12,98 • 0,15 • 0,9 • 0,85 • 10 = 14,9ц/га.

141. Средняя расчетная урожайность Р ф. =11,6 ц/га. 2003 год.ptyx. =30,4-0,85 = 25,8ц/га1. ART = exp0.22^2 (1932-900"31 )11000,19;

142. Р7 =8,10.0,19 0,9 • 0,85 -10 = 11,8ц/ га; Р9 = 11,34 • 0,19 • 0,5 - 0,85 -10 = 16,5ц /га;9

143. Р10 = 12,11 • 0,19 0,9 • 0,85.10 = 17,6ц/га; Р13 = 8,50 • 0,19 • 0,9 • 0,85 • 10 = 12,4ц / га; Р14 = 7,63 • 0,19 - 0,9 - 0,85 -10 = 11,1ц / га; Р15 = 12,98.0,19 • 0,9 - 0,85 -10 = 18,9ц/га.

144. Средняя расчетная урожайность Р ф. =17,7 ц/га.

Информация о работе

Белова, Ирина Валентиновна
кандидата технических наук
Москва, 2005
ВАК 06.01.02

Диссертация

Повышение экологической устойчивости агроландшафтов комплексными мелиорациями - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы