Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Теоретические и прикладные основы оценки агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Теоретические и прикладные основы оценки агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси"

Белорусский государственный университет

РГб од

УДК 551.4:330.15(476)

1 1 МАР 1335

Витченко Александр Николаевич

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ЛАНДШАФТОВ БЕЛАРУСИ

11.00.01. - физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Минск -1996

Работа выполнена в Белорусском государственном педагогическом университете имени Максима Танка

Научный консультант: доктор географических наук, профессор А.Н. Полевой

Официальные оппоненты: академик ЛИНУ, доктор географических наук,

профессор Г.И. Швебс доктор географических наук D.H. Губин

доктор биологических наук, профессор Т.А. Романова

Оппонирующая организация - Институт проблем использования природных

ресурсов и экологии Академии наук Беларуси

Защита состоится ** № " апреля 1996 года в 14.00 часов на заседании совета по защите диссертаций Д 02.01.06 в Белорусском государственном университете по адресу: 220060, г. Минск, проспект Франциска Скорины, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в научном зале библиотеки Белорусского государственного университета.

Автореферат разослан " 1 " марта 1996 года.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций, доктор географических наук, профессор

Г.И. Марцинкевич

— I —

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Произошедшие в начале 90-х годов изменения в политической и экономической обстановке выдвинули на первый план и обострили ряд проблем, решение которых непосредственно связано со становлением и укреплением реального суверенитета Беларуси. Одной из них является проблема рационального использования природных ресурсов как материальной основы социально-экономического развития республики.

Разработка теоретических и прикладных основ анализа а геоэкологического потенциала ландшафтов Беларуси и рассмотрение вопросов их реализации в практике сельскохозяйственного производства республики является существенным вкладом в решение этой проблемы.

Сложность выполнения научных разработок в области рационального природопользования, обусловленная необходимостью учета при их реализации целого ряда природных закономерностей и антропогенных факторов, вызывает необходимость вести широкие поисковые исследования, идти различными путями к их решению, используя для этой цели материалы и методы смежных с физической географией наук.

Задача агроэкологической оценки ресурсов и условий произрастания сельскохозяйственных культур решается на стыке агрометеорологии, биологии, ландшафтоведения, почвоведения и других наук. Несмотря на значительный объём исследований, выполненных с помощью традиционных подходов к оценке землепользования, они не могут удовлетворить постоянно возрастающие запросы практики и не всегда соответствуют современному уровню развития науки. Теоретические и прикладные вопросы оценки агроэкологического потенциала ландшафтов, как самостоятельная задача, рассмотрены пока ещё недостаточно.

Достигнутый уровень развития агроландшафтных исследований и моделирования продукционного процесса сельскохозяйственных культур позволяет комплексно подойти к проблеме оценки агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси. Для её решения нами предложен новый метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов, основанный на синтезе концепции максимальной продуктивности сельскохозяйственных растений /Гооминг,1984/ и ландшафтно-экологического подхода /Исаченко,1980,1991/ с использованием методологии системного анализа, базирующейся на математическом моделировании природных и природно-антропогенных объектов и процессов.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Диссертационная работа является составной частью НИР: "Антропогенные ландшафты БССР, их оптимизация и охрана" выполненной в 1981-1985 годах согласно планам НИР БГУ, АН БССР по проблемам биосферы в рамках заданий АН СССР и программы ЮНЕСКО "Человек и биосфера"; "Разработать принципы ландшафтно-экологического обоснования рациональной организации

сельскохозяйственных территорий" выполненной в 1986-1990 годах согласно планам НИР БГУ и МГПИ, программ Минвуза СССР и АН БССР "Мелиорация"; "Разработка научных основ и практических рекомендаций территориальной организации агроландшафтов, обеспечивающих их высокую экологическую устойчивость" выполненной в 1991-1995 годах согласно плану НИР БГУ, Республиканской научно-технической программы "Охрана природы" и программы АН РБ "Природопользование"; "Разработка научной концепции схемы рационального природопользования Белорусского Поозерья", выполненной в 1991-1994 годах согласно распоряжению Совета Министров Республики Беларусь №582р от 31.10.1991г.

Цель н задачи и с с л е до в а н и я. Основной ц е л ь ю диссертации является дальнейшее развитие теории сельскохозяйственной оценки ландшафтов, создание и реализация метода анализа их агрозкологического потенциала на основе многолетнего изучения ПТК Беларуси.

В качестве основных при решении поставленной проблемы рассматривались следующие задачи:

1. Разработать теоретические и методические основы анализа агроэкологи-ческого потенциала ПТК.

2. Предложить новый метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов.

3. Создать базовую динамико-статистическую модель оценки агроэкологического потенциала ландшафтов.

4. Разработать методику и выполнить оценку агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси на региональном и локальном уровнях применительно к основным сельскохозяйственным культурам, возделываемым в республике.

5. На основе анализа агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси оценить агроэкологические ресурсы административных районов республики, эффективность проведения мелиоративных мероприятий и воздействий возможных изменений климата на сельскохозяйственную продуктивность ландшафтов.

6. Разработать рекомендации по оптимизации структуры посевных площадей сельскохозяйственных культур с учетом агроэкологического потенциала ПТК Беларуси.

Научная новизна полученных результатов. Исходя из современных теоретических и методологических положений физической географии и ландшафтоведения разработаны вопросы теории, методики и практики анализа агроэкологического потенциала ПТК.

Впервые получены следующие научные результаты:

- теоретически и методически обосновано использование системы уравнений энергетического, водного и биогеохимического балансов для анализа функци-

онирования ландшафтов и расчета их агроэкологического потенциала;

- выявлены закономерности пространственно-временной изменчивости составляющих системы уравнений балансов для различных ландшафтных уровней;

- предложен новый метод анализа агроэкологнческого потенциала ландшафтов, основанный на синтезе концепции максимальной продуктивности сельскохозяйственных культур и ландшафтно-экологического подхода с использованием методологии системного анализа, базирующейся на математическом моделировании природных и природно-антропогенных объектов и процессов;

- создана базовая динамико-статистическая модель оценки агроэкологнческого потенциала ландшафтов, определены параметры модели и установлены функции влияния агроэкологических факторов на продуктивность основных сельскохозяйственных культур возделываемых в Беларуси;

- предложены комплексные показатели: степени неблагоприятности климатических условий, уровня использования агроклиматических ресурсов и уровня реализации агроэкологнческого потенциала ландшафтов;

- разработана методика и выполнена оценка агроэкологнческого потенциала ландшафтов Беларуси на региональном и локальном уровнях;

- дана количественная оценка агроэкологических ресурсов административных районов Беларуси применительно к возделыванию основных сельскохозяйственных культур;

- оценена эффективность проведения мелиоративных мероприятий в видах ландшафтов Поозерской провинции, родах ландшафтов и ландшафтных провинциях Беларуси;

- разработаны сценарии воздействия возможных изменений климата на продуктивность сельскохозяйственных культур в ландшафтах республики;

- на основе предложенного метода анализа агроэкологического потенциала ландшафтов и симплексного метода линейного программирования разработаны рекомендации ло оптимизации размещения посевов зерновых культур с учетом 81роэкологических ресурсов ландшафтов Беларуси.

Практическая значимость полученных результатов.

Проведенные исследования направлены на более рациональное использование естественных ресурсов ландшафтов Беларуси и развитие научно-методической базы агрометеорологического обеспечения сельского хозяйства республики.

Разработка нового метода анализа агроэкологического потенциала ПТК вносит существенный вклад в развитие теории и методологии прикладных агро-ландшафтных исследований. Предложенные методика и динамико-статистическая модель оценки агроэкологического потенциала ландшафтов теоретически обоснованы, прошли апробацию и могут быть применены при проведении аналогичных исследований в других регионах.

На основе выполненных исследований установлены количественные харак-

теристнки агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси на региональном и локальном уровнях, определены агроэкологические ресурсы административных районов республики. Определены недоборы урожайности, обусловленные недостаточно рациональным использованием агроэкологических ресурсов ландшафтов Беларуси. Количественно оценена эффективность проведения мелиоративных мероприятий в видах ландшафтов Поозерской провинции, родах ландшафтов и ландшафтных провинциях Беларуси. Пре&пжены рекомендации для более рационального, перспективного размещения посевов и оптимизации структуры посевных площадей сельскохозяйственных культур, в разрезе административных районов и областей, с учетом агроэкологических ресурсов ландшафтов Беларуси.

Результаты исследований предназначены для использования планирующими и сельскохозяйственными организациями республики", при планировании и проведении различных мелиоративных и хозяйственных мероприятий; для более рационального и перспективного размещения посевов сельскохозяйственных культур; для количественной оценки степени окультуренности почв и уровня интенсификации использования агроэкологических ресурсов; для оценки влияния климатических и антропогенных воздействий на сельскохозяйственную продуктивность ландшафтов Беларуси. Они так же предназначаются для агрометеорологического обеспечения сельскохозяйственного производства подразделениями Комитета по гидрометеорологии республики Беларусь.

Материалы диссертации внедрены и применяются подразделениями Комитета по гидрометеорологии Республики Беларусь и Всеросийскнм НИИ сельскохозяйственной метеорологии в качестве режимно-справочного материала для целей агроклиматического обеспечения сельскохозяйственного производства. Они также реализованы при разработке схемы "Рационального природопользования и охраны природы Белорусского Поозерья" и используются в учебном процессе Белорусского госпедуниверситета, Гродненского госуниверситета. Одесского гидрометеорологического института.

Экономическая значимость полученных результатов.

Осуществлена реализация динамико-статистической модели оценки агроэкологического потенциала ландшафтов на языке Турбо Паскаль 7.0 для IBM -совместимых персональных компьютеров. Оформление интерфейса соответствует международным стандартам и может выступать в качестве конкурентоспособного программного обеспечения в научно-исследовательских, учебных и коммерческих целях в области физической географин, ландшафтоаедения, агрометеорологии и геоэкологии.

Основные положения диссертации выносимые на защит у. Предметом защиты являются впервые сформулированные, разработанные и установленные автором:

- теоретические и методические основы анализа агроэкологического потенциала ПТК на региональном и локальном уровнях, его расчёт и использование в практике рационального природопользования Беларуси;

- новый метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов, основанный на синтезе концепции максимальной продуктивности сельскохозяйственных культур и ландшафтно-экологического подхода с использованием методологии системного анализа, базирующейся на математическом моделировании природных и природно-антропогенных объектов и процессов;

- методика и динамико-статистическая модель оценки агроэкологического потенциала ландшафтов, основанные на анализе функционирования ПТК посредством исследования системы уравнений энергетического, водного и биогеохимического балансов ландшафтов;

- закономерности пространственной изменчивости агроэкологических характеристик ПТК на региональном и локальном уровнях, оценка агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси применительно к возделыванию основных сельскохозяйственных культур;

- оценка агроэкологических ресурсов административных районов Беларуси, рекомендации по оптимизации структуры посевных площадей зерновых культур в республике, оценка изменений агроэкологического потенциала ландшафтов при проведении мелиоративных работ, сценарии вариаций продуктивности сельскохозяйственных культур при возможных колебаниях климата Беларуси.

Личный вклад соискателя. Автором сформулированы и обоснованы защищаемые теоретические и методические положения, предложен новый метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов, разработана методика и динамико-статистическая модель оценки агроэкологического потенциала ландшафтов, установлены закономерности пространственной изменчивости агроэкологических характеристик ПТК на региональном и локальном уровнях, оценен агроэкологический потенциал ландшафтов и административных районов Беларуси, разработаны рекомендации по оптимизации структуры посевных площадей зерновых сельскохозяйственных культур в республике, оценены возможные изменения агроэкологического потенциала ландшафтов при проведении мелиоративных работ, разработаны сценарии вариаций продуктивности сельскохозяйственных культур при вероятных колебаниях климата в Беларуси.

При выполнении совместных НИР участие автора заключалось в составлении научных программ, сборе и обработке полевых и фондовых материалов по теме, анализе и интерпретации результатов , написании глав и разделов научных отчетов . В изданных в соавторстве научных публикациях соискатель разрабатывал теоретические и методические положения, принимал участие в расчетах, анализе полученных данных и написа! .и текста.

Апробация результатов диссертации. Результаты иссле-

дований докладывались и обсуждались на 3S съездах, конференциях, совещаниях, в том числе на VIII съезде Географического общества СССР ( Киев, 1985 ), IV и V съездах Белорусского Географического общества ( Брест, 1989; Минск, 1994), I съезде почвоведов Беларуси ( Гомель, 1985 ), Международной конференции " Окружающая среда и качество жизни в Центральной и Восточной Европе: проблемы перехода" (Брно, 1994), Международной конференции Международного географического союза " Глобальные изменения и география" (Москва, 1995), Межреспубликанской научной конференции "Региональные гидрометеорологические исследования" (Паневежис, 1979), Всесоюзной научной конференции "Мелиорация, использование и охрана почв Нечерноземной зоны" (Москва, 1980), Всесоюзной школе-семинаре " Математическое моделирование в агрометеорологии" (Тбилиси, 1980), на заседании координационного совета Минвуза СССР по антропогенному лавдшафтоведению (Минск, 1983), Всесоюзной научно-практической конференции " Вопросы химизации сельскохозяйственного производства и пути повышения плодородия почв" (Москва, 1985), Всесоюзном совещании "Структура почвенного покрова, ее учет и преобразование в процессе сельскохозяйственного использования земель " (Минск, 1985), VII Всесоюзной конференции по мелиоративной географии (Ровно, 1986), Всесоюзной конференции "Географические системы: Проблемы функционирования, моделирования и управления" (Казань, 1987); VII Всесоюзном совещании по ландшафтоведению "Теоретические и прикладные проблемы ландшафтоведения,, (Львов, 1988), Всесоюзной конференции "Ноосфе-рагенез: постановка и пути решения проблемы" (Кишинев, 1990), Всесоюзном рабочем совещании "Проблемы экологохозяйственного состояния территории и составления экологических карт" (Коломна, 1990), Региональном совещании ло полевым практикам (Минск, 1991), Республиканской научной конференции "Экологическое и социально-экономическое обоснование региональных схем рационального природопользования" (Минск, 1993) и других конференциях регионального, республиканского и межвузовского уровней (1977- 1995 гг.).

Опубликован н ость результатов. По теме диссертации опубликовано 46 научных работ, в том числе 2 монографии, учебное пособие, 16 научных статей и 27 тезисов докладов конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 265 стр. машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, приложения и содержит 53 таблицы, 47 рисунков, 41 стр. приложений. Список использованной литературы насчитывает 341 наименование.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе дается обзор литературы по теме исследований, излагаются теоретические и методические основы анализа агроэкологического потенциала ландшафтов.

Теоретические основы анализа функционирования ландшафта как сложной динамической геосистемы.

В настоящее время уделяется большое внимание изучению проблем лаид-шафтоведения. И тем не менее до сих пор существуют различия в определении понятия ландшафт, во взглядах на его объем и содержанне.В соответствии с общей трактовкой ландшафт - это территориальная система, состоящая из взаимодействующих природных или природных и антропогенных компонентов, а также комплексов более низкого таксономического ранга ( Охрана ландшафтов, 1982 ). В.Б.Сочава (1963) предложил называть объекты, изучаемые физической географией, в том числе и ландшафтоведением, геосистемами.

Сопоставление понятий " система", "геосистема", " природно-территориа-льный комплекс", "ландшафт" позволяет сделать вывод об общности их основных свойств как сложных динамических систем и определить их некоторые отличительные особенности. Понятие геосистема более широкое, чем ПТК (Александрова, 1986, Исаченко, 1991, Пащенко, 1993 и др.), поскольку охватывает весь иерархический ряд природных и природно-антропогенных географических единств. Кроме того для конструирования геосистем не существует ограничений, достаточно хотя бы пару объектов между которыми существуют какие-либо отношения. Понятие "комплекс" предполагает не любой, а строго определенный набор взаимосвязанных компонентов . Число комплексов не может быть бесконечным. В ПТК должны входить некоторые обязательные компоненты. Отсутствие хотя бы одного из них разрушает комплекс.

Одним из основных методов исследования геосистем является системный анализ. Под последним понимают систематизированное изучение сложного объекта, проводимое для выяснения возможностей улучшения функционирования этого объекта (Мамиконов, 1981) . Системный анализ опирается на математический аппарат. Но его нельзя отождествлять с формальным математическим методом, пригодным лишь для описания или решения какой-либо проблемы. Системный анализ - это стратегия научного поиска, логическая нормативная методология, ее понятийный аппарат , идеи, подходы и установки.

При всем многообразии трактовок понятия ландшафт их объединяет главное — признание ландшафтов реально существующими на земной поверхности природными комплексами, подчиняющимися принципам всеобщей связи, взаимообусловленности и развития. Свойства ландшафтов определяются их иерархическим уровнем, теснотой связи слагающих их компонентов и происходящими в них эволюционными и динамическими процессами. Ландшафты, являясь открытыми геосистемами, обладают пространственно-временной организацией, обусловленной взаимосвязанностью, качественными отличиями состояния и различиями связей со средой образующих их компонентов.

Процесс взаимосвязей в ландш афтах не является простой передачей веще-

сгва, энергии и информации между компонентами или геосистемами. Под влиянием внешних факторов или саморазвития вещественно-энергетические и информационные потоки постоянно трансформируются и ландшафты приобретают или утрачивают прежние свойства, то есть изменяются. Процесс изменения ландшафтов осуществляется в ходе их функционирования, динамики и эволюции.

Под функционированием ландшафтов понимается совокупность всех процессов перемещения, обмена и трансформации вещества, энергии и информации, обеспечивающая сохранение длительного, устойчивого состояния ландшафтов, имеющего ритмичный характер, но не сопровождающегося переходом, из одного серийного состояния в другое. Динамика ландшафтов — изменения, не сопровождающиеся сменой его инварианта. С функционированием и динамикой ландшафтов тесно связаны ряд его свойств, таких как устойчивость — способность сохранять инвариантные свойства и характер функционирования при внешних воздействиях, саморегулирование — способность геосистемы поддерживать на определенном уровне типичные состояния, режимы и связи между компонентами. Эволю-. ция ландшафтов - это необратимое поступательное изменение ландшафтов, обусловленное воздействием внешних и внутренних факторов, приводящее к смене их инвариата.

Кроме основных, рассмотренных нами, ландшафты обладают и другими свойствами, позволяющими заключить, что ландшафты - это сложные динамические геосистемы, представляющие собой целостные образования с устойчивой структурой внутренних и внешних связей, позволяющей им обмениваться веществом , энергией и информацией как между собой, так и с окружающей средой.

Моделирование воздействия агроэк ол о г ичес к ихфа-кторов на сельскохозяйственную продуктивность ла н д ш а ф т о в. Анализ балансовых уравнений геосистем является одним из важнейших средств их познания. Главное назначение балансового метода — изучение и количественная характеристика динамических явлений, связанных с перемещением вещества и энергии внутри геосистем и между ними, в процессе их функционирования. Основными балансами, описывающими процессы функционирования ландшафтов, являются энергетический, водный и биогеохимический.

Важнейший энергетический источник функционирования ландшафтов — лучистая энергия солнца. Обеспеченность солнечной радиацией, ее способность превращаться в тепловую, химическую или механическую энергию, определяет интенсивность функционирования ландшафтов. Все вертикальные и горизонтальные связи в ландшафтах прямо или косвенно связаны с трансформацией солнечной энергии. Она обуславливает пространственную и временную упорядоченность метаболизма в геосистемах, цикличность их функционирования.

Влагооборот в ландшафтах включает в себя обмен водными потоками между компонентами и элементами ПТК. Благодаря ему осуществляются внешние и

внутренние вещественные связи геосистемы. В процессе превращения, перемещения и изменения водных потоков в ландшафтах образуются растворы, коллоиды, осуществляется транспортировка и аккумуляция химических элементов, происходят биогеохимические реакции. Интенсивность влагооборота и его структура индивидуальны для различных ландшафтов и зависят от энергообеспеченности, климатических условий, характера литогенной основы, почв, растительности и других факторов.

Специфическим выражением сущности ландшафтов, позволяющим определить внутренние причины, основу их динамики и развития, выявить значение в формировании ПТК внешних условий, являются процессы образования и разрушения органического вещества, протекающие в рамках биогеохимнческого цикла функционирования геосистем.

При сравнении ландшафтов по отдельным показателям функционирования обращает на себя внимание их определенное соответствие друг другу. Анализ системы балансовых уравнений н балансовой модели ландшафта даёт возможность изучить взаимосвязи и взаимообусловленность их составляющих, выразить эти зависимости в виде уравнений связи двух и более элементов балансов, исследовать процессы их взаимодействия и роль в формировании биологической продуктивности ландшафтов. Энергетический, водный и биогеохимический балансы ландшафтов определяют продукционный процесс растений в ПТК, важнейшими составляющими которого являются фотосинтез, дыхание и рост.

Проведенный в работе анализ системы балансовых уравнений ландшафтов позволяет заключить, что продуктивность сельскохозяйственных культур, является интегральным показателем превращения вещества и энергии в ландшафтах, отражает совокупное влияние различных составляющих энергетического, водного и биогеохимического балансов , дает возможность количественно оценить их роль п степень участия в формировании агроэкологического потенциала геосистем.

Реализация моделирования как средства познання, при проведении географических исследований, имеет ряд особенностей, обусловленных необходимостью учета большого количества сложных взаимоотношений разнокачественных природных и антропогенных образований. Построение модели, включающей множество элементоз, позволяет объединить два противоречивых принципа изучения геосистем — редукционизм и интегралом, делая модели важнейшим инструментом исследования ландшафтов,

При разработке модели оценки агроэкологического потенциала ландшафтов исследовать абсолютно все связи в ПТК практически невозможно и вряд ли целесообразно, так как многие из них несущественны и незначительно влияют на функционирование и динамику геосистем. При построении модели необходимо стремится к достижению оптимального уровня её сложности. Казалось бы более совершенная модель позволяет полнее учесть сложности реального объекта и

уменьшает неопределенность присущую модельным исследованиям и прогнозам. Но в то же время можно предположить возрастание неопределенности, связанное с ошибками измерения новых параметров, вводимых в модель при её усложнении. В связи с этим разумное упрощение модели, уменьшение количества включенных в нее характеристик, представляется логичным и обоснованным.

Геосистему, её структуру и протекающие в ней процессы можно представить графически в виде "черного ящика" или простейшей блоковой модели /Демек, 1977, Chorley, Kennedy, 1971/. В этом случае внутреннее строение геосистемы не рассматривается и она изучается, как единое целое. Более сложные системы можно изобразить в виде "черных ящиков" состоящих из множества более простых "черных ящиков". Согласно принципу иерархической организации /Одум, 1986/, для предсказания поведения системы необязательно точно знать структуру строения её компонентов из более простых субкомпонентов. Кроме того, одним из фундаментальных положений кибернетики является утверждение, что в области решения прикладных задач системного анализа метод "черного ящика" может оказаться основным способом исследования и является вполне полноправным научным методом.

Построение блоковых моделей является одним из этапов системного анализа, позволяет уяснить основные взаимосвязи изучаемой геосистемы, возможные результаты её функционирования и видимо необходимо для более сложного, детального математического моделирования. По мере детализации исследований геосистемы, с учетом оптимизации уровня ее сложности, в соответствии с задачей моделирования,"черный ящик" переходит в "серый", а затем в "белый", где процессы функционирования и динамики геосистемы изучаются с максимально необходимой детальностью.

Применительно к исследованию продуктивности ландшафтов данное положение можно выразить графически в виде структурной модели рнс.1 и интерпретировать следующим образом. На первом этапе рис. 1.1 формирование продуктивности ПТК рассматривается, как единый процесс и изучаются только входные и выходные параметры. На втором рис.1.2 - исследуется отдельно формирование продуктивности природной и сельскохозяйственной геосистем, а также входные и выходные параметры. На третьем рис. 1.3- детально анализируется процесс формирования продуктивности агрогеосисгемы, её взаимодействие с природной геосистемой, входные и выходные параметры.

Во второй главе приводится характеристика использованных материалов и рассматривается методика оценки агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси.

Анализ агроэкологического потенциала Беларуси проводился на уровне родов ландшафтов. Методом наложения ландшафтной карты и карты растительности Беларуси, были определены пло-

В G ¿Мо

Б

\í

Р кх г 1 t • 1 | 1 1 1 | Р.1 1 <1 > 1 ! 1 1 ___J

А N— L ---1 • J И*

>Э4

РисЛ Структурная схема модели формирования

продуктивности геосистемы

1 - черный ящик; 2 - серый ящик; 3 - белый ящик;q - геосистема;Qp - природная геосистема; с}л - агрогеосистема; В - внешнее воздействие; р - природные факторы; А - антропогенные факторы ;AÍg, - продуктивность природной геосистемы;^«,- продуктивность агрогеосистема; ЕЛ1й- суммарная продуктивность геосистемы; F - фотосинтез; Я - дыхание; V - рост, развитие, распределение ассимилянтов; Cv - перемещение и транспортировка элементов питания; 0 - почвенные запасы минерального питания; К - корневая система;]^- водно-тепловой режим растительного покрова;7„ щ- водно-тепловой режим почвы

щади занимаемые пашней в родах ландшафтов. Затем вычислено их соотношение (%) внутри административных районов республики и выделен 21 ключевой район. Ключевой район представляет собой административный район с преобладанием одного или двух близких по характеристикам родов ландшафтов, занимающих не менее 80% площади пашни района.

Анализ агроэкологического потенциала По озер -ской провинции выполнялся на уровне видов ландшафтов. Для каждого вида ландшафтов подбирались ключевые участки. Ключевые участки выделялись путем сопоставления ландшафтной карты Беларуси с картой землепользований. В качестве ключевых участков служили землепользования (колхозы, госхозы), в которых один вид ландшафта занимал не менее 80% площади пашни хозяйства. По ключевым районам и участкам были рассчитаны основные характеристики агроэкологического потенциала ландшафтов.

Анализ агроэкологического потенциала отдельного сельскохозяйственного предприятия проводился на уровне ПТК ранга урочища, на примере хозяйства "Зорька" Браслав-ского района Витебской области с учетом морфологической структуры его ландшафтов. Методом сопряженного анализа серии крупномасштабных карт хозяйства "Зорька": ландшафтной, землепользования , почвенной, крутизны и экспозиции склонов, было-установлено соотношение ПТК в пределах пахотно-пригодных земель, с учетом площадей участков с различной экспозицией и крутизной склонов. На основании этих данных был определен средневзвешенный балл бонитета пашни ПТК и выполнены расчеты основных показателей агроэкологического потенциала урочищ исследуемого землепользования.

При проведении исследований и обработке фактического материала применялись различные методы исследований: экспедиционный, экспериментальный, ключевых участков, балансовый, сравнительно-географический, картографический, математической статистики, линейного программирования, математического моделирования и другие.

Расчет основных характеристик агроэкологического потенциала на всех ландшафтных уровнях проводился по средним многолетним данных! применительно к возделыванию озимой ржи, озимой пшеницы, ярового ячменя, картофеля и льна-долгунца на основе базовой динамико-статистической модели МАОЛ рис.2 с помощью ШМ-совместимых компьютеров. Теоретической основой модели МАОЛ является разработанный нами метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов, основанный на синтезе концепции максимальной продуктивности сельскохозяйственных культур и ландшафтно-экодогического подхода с использованием методологии системного анализа, базирующейся на математическом моделировании природных и приро дно-антропогенных объектов и процессов.

Сущность ландшафтно-экологического подхода /Исаченко, 1980, 1991 У

r.

/Rsfaxcn.a)/

Q<p ~ QMS Rs (зксп, a)+0fi[D'cos3Y * 0,2(S'+D')s¿n%f¡

Г

/W /Бг,лА*/-4п^§!л\ Au* / / g / /п /

un ~ ' '

Qçomin Q<p Я

X

r_J

/FM

» - W5R

"n n-

1-

n

UJ _

Jnif çTr~

U =ГУ

J

Г

t^taAGxcr<,ci)\*-/C, RMntfJ (зксп),a/ f%7

/if"**' 'J°pt*'' •

"pt,, Kptj,..., Kptn/4

9*¿

toptn Kptn T

Kw^l+Rwfacnjtí

П

Hfiw,, Xpw,HfMn

Wr

£

I

/Сы.С. Кп/ 1

Уаву

f/Z г

Рис.2 Шок-схема данамико-статисгической модели оценки агроэкологического потенциала ландшафтов

вытекает из необходимости комплексного анализа влияния элементов природной среды и антропогенного воздействия, при решении вопросов оптимизации геоэкологических условий в целях рационального природопользования. Ландшафт, в силу своих специфических свойств, позволяет осуществить комплексный учет, сравнение и оценку геоэкологических условий и ресурсов. Ландшафтно-экологи-ческий подход является эффективным средством познания многообразных геоэкологических функций ландшафтов, степени проявления и направленности различных природных и природно-антропогенных процессов, определения геоэкологического потенциала ПТК.

Содержание концепции максимальной продуктивности заключается в том, что в период вегетативного роста посев стремится максимизировать свою продуктивность, и получению максимальных урожаев препятствует главным образом несоответствие динамики факторов внешней среды ( солнечная радиация, водный режим, температура и т.д.) динамике потребностей процессов фотосинтеза, роста и развития растений в течение вегетационного периода.

Под оценкой агроэкологического потенциала ландшафтов понимается определение и количественная характеристика агроэкологических возможностей, которыми располагают ПТК для получения сельскохозяйственной продукции.

Блок-схема динамико-сгатистической модели оценки агроэкологического потенциала ландшафтов приведена на рис.2. Она включает три основных блока.

Первый блок содержит основные формулы расчёта потенциальной урожайности. Потенциальная урожайность (ПУ) — это урожайность обеспечиваемая приходом энергии фотосинтетически активной радиации (ФАР) при оптимальном в течении вегетационного периода режиме климатических факторов. Сюда входят формулы расчета ФАР (<Зф) потенциального коэффициента полезного действия (КПД) использования ФАР ), месячных и за весь вегетационный период величин ПУ.

Второй блок описывает действие лимитирующих факторов. В него включены аналитические выражения рассматриваемых нами функций влияния агроклиматических факторов на продуктивность сельскохозяйственных культур. К ним относятся функции влияния влажности почв (у ), температуры воздуха (у), для озимых зерновых культур, комплекса показателей характеризующих условия перезимовки (г). Перезимовка оценена по методу В.А. Моисейчик (1975). Сюда же входят формулы расчета действительно возможной урожайности. Действительно возможная урожайность (ДВУ) — урожайность определяемая ПУ и лимитирующим действием режима климатических факторов в течение вегетационного периода.

К третьему блоку относятся формулы расчета предложенных нами комплексных показателей:

- степени неблагоприятности климатических условий (К), характеризующий размеры потерь урожайности, обусловленные лимитирующим действием климати-

— 15 —

ческих условий вегетационного периода;

- уровня использования агроклиматических ресурсов ( С ), показывающий уровень использования агроклиматических ресурсов ландшафтов;

- уровня реализации агроэкологического потенциала (Д ), дающий представление о достигнутом, при существующей в производственных условиях культуре земледелия, уровне реализации агроэкологического потенциала природно-терри-ториальных комплексов.

При построении модели и расчете агроэкологических параметров использовались данные Министерства статистики и анализа Республики Беларусь об урожае и посевных площадях сельскохозяйственных культур в разрезе административных районов республики, колхозов и совхозов Витебской области за 1971-1993 годы, материалы Государственной комиссии Республики Беларусь по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур за 1971-1993 годы, фондовые материалы Комитета по гидрометеорологии Республики Беларусь за 1960-1993 годы и Всероссийского НИИ сельскохозяйственной метеорологии за 1975-1993 годы, материалы полевых экспериментальных исследований, проводившихся при непосредственном участии автора в 1977-1993 годах картографические материалы, климатические справочники и другие режимные издания, относящиеся к предмету исследований.

В третьей главе дается оценка агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси на региональном и локальном уровнях-.

Оценка агроэкологического потенциала родов ландшафтов Беларуси проводилась в два этапа. Первоначально для родов ландшафтов внутри провинций, затем материалы обобщались и анализировались на межпровинциальном уровне. Показатели приведенные в работе для оценки агроэкологического потенциала ландшафтов в разрезе провинций, являются средневзвешенными.

Анализ агроэкологического потенциала ландшафтов применительно к возделыванию озимой ржи. Различия в приходе ФАР на территории республики за период возобновление вегетации — восковая спелость в посевах озимой ржи небольшие. Коэффициент вариации (Cv ) прихода ФАР — 3,0 % таблица. Распределение значений КПД её использования по территории Беларуси отличается большей изменчивостью. Коэффициент вариации КПД использования ФАР в четыре раза превышает Cv прихода ФАР. В свя-ш с этим различия ПУ озимой ржи в ландшафтах Беларуси определяются в основном КПД использования ФАР. Следует отметить, что при близких значениях КПД жачимость прихода ФАР возрастает и этот показатель остановится ведущим при >пределении различий по уровню ПУ в ландшафтах республики. Климатические /словия оказывающие влияние на продуктивность озимой ржи в ландшафтах Бела->уси обладают средней изменчивостью ( Cv — 13,4%). Благоприятные агроэколо-ические условия для возделывания озимой ржи наблюдаются в ландшафтах Бело-

Таблица

Основные показатели агрозкологического потенциала ландшафтных провинций Беларуси

Ландшафтные Оф 1« ПУ ДВУ УП К С Д

провинции МДж/м1 и/га ц/та и/та % %

Озимая рожь

Поозерская 878,9 3,63 76,9 66,0 23,5 14,2 35,6 30,6

Белорусская Возвышенная 926,9 3,53 78,9 65,2 36,5 »7,4 56,0 46,3

Предполссская 876,5 3,43 72,4 59,4 33,5 18,0 56.4 46,3

Восточно-Белорусская 923.0 3,43 75,9 61,8 31,0 18,6 50,2 40,8

ПолссскаяЗападная п/п 927,3 2.69 60,0 48,6 36,2 19,0 74,5 60,3

Восточная п/п 880.7 3,09 65,5 54,2 29,1 20,0 53,7 44,4

Среднее 898,4 3,42 73,7 61,0 31,5 17,2 51,6 42,7

Озимая пшеница

Поозерская 981,0 3,07 72,5 59,5 21,6 17,9 36,3 29,8

Белорусская Возвышенная 1025,4 2,98 73,7 58,5 35.8 20,6 61.2 48,6

Преллолесская 979,2 2.86 67,2 52,2 30,7 22,3 58,8 45,7

Восточно-Беларусская 1009.6 2,93 71,1 55,8 31,8 21,5 57.0 44,7

Полесская.-Западная п/п 1007.6 2,32 56,4 43.1 31,9 23,6 74,0 56,6

Восточная п/п 969,7 2,60 60,6 46.0 22,0 24,1 47,8 36,3

Среднее 994,8 2,90 69,1 54,4 26,3 21,3 48,3 38,1

Яровой ячмень

Поозерская 761,2 4,09 103.9 89,9 21,4 13,5 23,8 20,6

Белорусская Возвышенная 782.0 4,10 107,7 89,4 36,9 17,0 41,3 34.3

Прсдполесская 770,1 3,83 98,2 80,5 30,2 18,0 37,5 30,8

Восточно-Белорусская 749,1 4,10 102.8 84,0 25,2 18,3 30,0 24,5

Полесская:Заладная п/п 800,6 3,24 86,3 70,8 37,8 18,0 53,4 43,8

Восточная п/п 782,8 3,37 87,6 72,8 28,7 16.9 39,4 32,8

Среднее 773,7 3,90 100,3 83.6 29,7 16,7 35,5 29,6

Картофель

Поозерская 773,3 1.71 719 665 86 7,5 12,9 12,0

Белорусская Возяышенная 802,1 1,78 767 688 165 10,3 24,0 21,5

Преллолесская 811,7 1,51 657 588 147 10,5 25,0 22,4

Восточно- Белорусскя я 752.0 1,76 719 652 122 9,3 18,7 17,0

Полесская-.Западная п/п 853,9 1.18 546 470 160 13,9 34,0 29,3

Восточная п/п 858,5 М9 553 486 124 12,1 25,5 22,4

Среднее 802,4 1,61 684 616 133 9,9 21,6 19,4

Лен-долгунец

Поозерская 782,6 2,37 33,2 30,4 2.9 8.4 9,5 8.7

Белорусская Возвышенная 814,6 2,32 33,7 28,8 5,7 И.5 19,8 16,9

Преллолесская 773,2 2,28 31,4 24,5 6,7 22,0 27.3 21,3

Восточно-Белорусская 763,5 2,43 32,3 25,9 4,3 19,8 16.6 »3,3

Полесская:Заладная р/п 804,6 1.95 27,9 20,1 5,4 28.0 26.9 19,4

Восточная п/п 724,2 2,26 29,2 21.0 - 28.1 . -

Среднее 781,8 2,31 31,9 26,3 4,8 17,6 18,3 15,0

русской Возвышенной и Пооэерской провинций, неудовлетворительные — характерны для ландшафтов Полесской провинции, где имеет место существенный недобор урожайности, обусловленный лимитирующим влиянием климатических факторов. Уровень реализации агроэкологических ресурсов ландшафтов при возделывании озимой ржи относительно высокий, но значительно варьирует ( Су — коэффициента С = 22,2%; Су — Д = 26,1%). Более эффективно агроэкологический потенциал используется в ландшафтах Западной подпровинцни Полесской провинции, неудовлетворительно — в Поозерской.

Анализ агроэкологического потенциала ландшафтов применительно к возделыванию озимой пшеницы. Закономерности и факторы, определяющие уровень и различия ПУ и ДВУ озимых ржи и пшеницы в ландшафтах Беларуси, аналогичны. Распределение агроэкологических ресурсов применительно к озимой пшенице отличается значительной пространственной неоднородностью таблица. Более благоприятны агрозкологические условия в ландшафтах Белорусской Возвышенной, Восточно-Белорусской и Полесской провинции. В этих ландшафтах, наряду с высокими КПД использования ФАР, ПУ, ДВУ минимальные в Беларуси потери урожайности озимой пшеницы обусловленные лимитирующим действием климатических факторов. Несколько хужа агроэкологические условия в ландшафтах Предполесской провинции, самые неблагоприятные — в Полесской. Характеризуя продуктивность озимой пшеницы в ландшафтах Беларуси следует также отметить, что потери урожайности при возделывании этой культуры от лимитирующего воздействия климатических факторов выше, чем при выращивании озимой ржи. Ландшафты с относительно хорошим уровнем использования афоэкологических ресурсов применительно к Озимой пшенице находятся в Западной подпровинцни Полесской провинции, неудовлетворительным — в Поозерской. Коэффициенты вариации основных ' показателей агроэкологического потенциала ландшафтов применительно к озимой пшенице, несколько отличаются от аналогичных характеристик, полученных по озимой ржи. Коэффициенты вариации прихода ФАР, КПД её использования и К меньше, а ПУ, ДВУ, УП (урожай производственный), С и Д больше применительно к озимой пшенице, по сравнению с озимой рожью.

Анализ агроэкологического потенциала ландшафтов применительно к возделыванию ярового ячменя. Уровень ПУ и ДВУ ярового ячмени в ландшафтах Беларуси определяют показатели, аналогичные факторам характеризующим ПУ и ДВУ озимых ржи и пшеницы таблица. Изменчивость прихода ФАР и КПД её использования в посевах ярового ячменя несколько выше, чем в посевах озимых ржи и пшеницы, а ПУ и особенно ДВУ, К и Д — меньше таблица. Значительные агроэкологические ресурсы возделывания ярового ячменя имеют место' в ландшафтах Белорусской Возвышенной и Поозерской провинций. Здесь наблюдаются максимальные для Беларуси КПД

использования ФАР, ПУ, ДВУ и хорошие климатические условия для выращивания этой культуры. В то же время по уровню использования агроэкологических ресурсов применительно к яровому ячменю ландшафты этих провинций существенно различаются. Коэффициент реализации агроэкологического потенциала на 13,7% выше в Белорусской Возвышенной провинции. Минимальные агроэкологи-ческие ресурсы применительно к яровому ячменю приурочены к ландшафтам Полесской провинции, где наиболее низкие в республике КПД использования ФАР, ПУ и ДВУ. Уровень использования агроэкологических ресурсов более высокий в ландшафтах Белорусской Возвышенной и Западной подпровинции Полесской провинций, минимальный — в Поозерской.

Анализ агроэкологического потенциала ландшафтов применительно к возделыванию картофеля. Показатели, определяющие уровень агроэкологического потенциала ландшафтов применительно к картофелю, несколько отличаются по абсолютным значениям от аналогичных характеристик зерновых культур таблица. Различия в приходе ФАР в ландшафтах республики при возделывании картофеля и зерновых культур небольшие, но изменчивость этой характеристики в 2-3 раза больше в посевах картофеля. КПД использования ФАР в посевах картофеля значительно ниже, чем у зерновых культур таблица. Максимальные КПД использования ФАР и ПУ наблюдаются в ландшафтах Белорусской Возвышенной, Восточно-Белорусской и Поозерской провинций, минимальные — в Полесской. Высокие ДВУ картофеля отмечаются в ландшафтах Белорусской Возвышенной и Поозерской провинций. Несколько ниже ДВУ в ландшафтах Восточно-Белорусской и Предполесской провинций. Минимальные ДВУ картофеля в ландшафтах Полесской провинции. Климатические условия наиболее благоприятны для возделывания картофеля в ландшафтах Поозерской провинции. Использование агроэкологических ресурсов в ландшафтах республики при возделывании картофеля неудовлетворительное и значительно ниже, чем при выращивании зерновых культур. Коэффициент реализации агроэкологического потенциала минимальный в ландшафтах Поозерской провинции, наиболее высокий — в Полесской.

Анализ агроэкологического потенциала ландшафтов применительно к возделыванию льна-долгу нца. КПД использования ФАР в ландшафтах республики при возделывании льна-долгунца значительно ниже, чем при выращивании зерновых культур и близки к аналогичным показателям, наблюдаемым при культивировании картофеля. Потери урожайности льна-долгунца от лимитирующего действия климатических факторов в ландшафтах Беларуси самые большие среди рассматриваемых сельскохозяйственных культур таблица . Это определило невысокие ПУ и ДВУ льна-долгунца в ландшафтах республики. Более высокие ПУ и ДВУ наблюдаются в ландшафтах Поозерской и Белорусской Возвышенной провинций, наиболее низкие—цолес_

ской. Климатические условия относительно благоприятны для возделывания льна-долгунца в ландшафтах Поозерской и Белорусской Возвышенной провинций, неудовлетворительные — в большинстве ландшафтов Предполесской и Полесской. Уровень реализации агроэкологического потенциала в ландшафтах республики при выращивании льна-долгунца невысокий. Минимальный в ландшафтах Поозерской провинции, максимальный — в Предполесской. В связи с неблагоприятными агроэкологическими условиями со второй половины 80-х годов прекращено возделывание льна-долгунца в большинстве ландшафтов Полесской провинции. Коэффициенты вариации прихода ФАР, КПД её использования, ДВУ, коэффициентов К, С и Д применительно к льну-долгунцу в ландшафтах Беларуси выше, а ПУ и УП ниже, по отношению к другим рассматриваемым культурам.

Выполненные исследования показали, что ландшафты Беларуси имеют значительный агроэ>:ологический потенциал. Максимальные значения потенциальной и действительно возможной урожайности озимой ржи, озимой пшеницы, ярового ячменя, картофеля и льна-долгунца наблюдаются в моренно-озерных средневысотных, холмисто-моренно-эрозионных и лессовых возвышенных ландшафтах. Минимальные ПУ и ДВУ всех рассматриваемых культур соответствуют вторично-водно-ледниковым средневысотным ландшафтам.

Климатические условия Беларуси позволяют возделывать широкий набор сельскохозяйственных культур. Наиболее благоприятны климатические условия для выращивания зерновых культур в моренно-озерных средневысотных ландшафтах, картофеля и льна-долгунца в озерно-ледниковых низменных и водно-ледниковых средневысотных с озерами. Наиболее неблагоприятны климатические условия для возделывания всех рассматриваемых культур во вторично-водно-ледниковых средневысотных ландшафтах.

В Беларуси имеются значительные резервы повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Уровень реализации агроэкологического потенциала в ландшафтах республики невысокий. Эффективнее используются агроэкологичес-кие ресурсы при возделывании озимой ржи в аллювиально-террасированных низменных ландшафтах; озимой пшеницы, ярового ячменя и льна-долгунца во вторично-водно- ледниковых средневысотных; картофеля во вторично-моренных средневысотных. Минимальные коэффициенты уровня реализации агроэкологического потенциала соответствуют: при выращивании зерновых культур и картофеля камово- и холмисто-моренно- озерным возвышенным ландшафтам, льна-долгунца моренно-оэерным средневысотным.

Основные показатели агроэкологического потенциала значительно изменяются в ландшафтах республики. Максимальные коэффициенты вариации ( Су ) прихода ФАР, ДВУ, коэффициентов К, С и Д наблюдают при возделывании льна-долгунца; КПД использования ФАР и ПУ— картофеля; УП— озимой пшеницы. Минимальные Су прихода ФАР и КПД ее использования отмечаются при выра-

шивании озимой лшеницы;УП — льна-долгунца; коэффициентов К и Д — ярового ячменя; коэффициента С — озимой ржи.

Анализ агроэкологического потенциала видов ландшафтов выполнялся на примере Поозерской провинции для ровной поверхности и участков с различной крутизной и экспозицией склонов. Поозерская провинция, является одним из перспективных регионов Беларуси для дальнейшего освоения земельных ресурсов, занимает около одной трети территории республики, отличается сложностью и неоднородностью ландшафтных условий.

Результаты исследований показали, что в видах ландшафтов Поозерской провинции максимальные значения ПУ и ДВУ озимой ржи, озимой пшеницы, яровою ячменя, картофеля и льна-долгунца соответствуют моренно-озерным волнистым ПТК, минимальные — водно-ледниковым бугристо-волнистым.

Климатические условия Поозерской провинции благоприятны для возделывания картофеля и льна-долгунца, в меньшей степени для выращивания зерновых культур. Наименьшие потери урожайности от лимитирующего действия климатических факторов при возделывании озимых зерновых культур и картофеля отмечаются в холмисто-моренно-озерных среднехолмисто-грядовых ландшафтах, ярового ячменя в камово-моренно-озерпых мелкохолмисто-котловннных, льна-долгунца в озерно-ледниковых плоскобугристых. Наибольшей величины коэффициент неблагоприятности климатических условий достигает при выращивании зерновых культур и картофеля в холмисто-моренно-озерных крупнохолмисто-грядовых ПТК, лмю-долгунца в моренно-озерных плосковолнистых.

В ПТК Поозерской провинции существуют реальные возможности увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Более эффективно используются агроэкологические ресурсы при возделывании всех рассматриваемых культур в холмисто-моренно-озерных платообразных ландшафтах. Минимальный уровень реализации геоэкологического потенциала при выращивании зерновых культур и картофеля отмечается в среднехолмисто-грядовых ПТК, льна-долгунца в камово-моренно-озерных.

Микроклиматические особенности ландшафтов Поозерской провинции оказывают существенное влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур. С учетом рельефа наиболее благоприятные агроклиматические условия для возделывания зерновых культур складываются на западных и восточных склонах. На склонах южной экспозиции потери урожайности зерновых культур возрастают в результате лимитирующего воздействия условий увлажнения, а на северных термического режима. Основным климатическим фактором лимитирующим продуктивность картофеля и льна-долгунца в ландшафтах Поозерской провинции является режим увлажнения. В связи с этим более благоприятные агроклиматические условия для возделывания этих культур наблюдаются на склонах северной экспозиции.

— 21 —

Анализ агроэкологического потенциала ПТК локального уровня выполнялся на примере урочищ хозяйства "Зорька" с учетом площадей участков с разной экспозицией и крутизной склонов в пределах каждого урочища.

Выполненные исследования показали, что природно-территориальные комплексы хозяйства "Зорька" имеют высокий агроэкологический потенциал. Максимальные ПУ и ДВУ рассматриваемых культур приурочены к урочищам средних и мелких холмов на дерново-подзолистых суглинистых и супесчаных почвах, минимальные отмечаются в ПТК камовых холмов и волнистых водно-ледниковых равнин на дерново-подзолистых песчаных почвах. Лимитирующее влияние климата в наибольшей степени, для всех рассматриваемых культур, сказывается в урочищах крупных и средних моренных холмов на дерново-подзолистых суглинистых и супесчаных почвах, отличающихся более сложным рельефом. Уровень использования агроэкологнческих ресурсов ПТК хозяйства "Зорька" невысокий. Несколько- выше эффективность реализации агроэкологического потенциала урочищ при возделывании озимых зерновых культур, минимальная — при выращивании льна-долгунца.

В четвертой главе рассматриваются вопросы применения результатов анализа агроэкологического потенциала ландшафтов в практике рационального' природопользования Беларуси.

Проведенный анализ агроэкологического потенциала ПТК Беларуси позволяет решать различные народно-хозяйственные задачи связанные с рациональным природопользованием в республике, среди которых значительное место занимают вопросы оценки агроэкологнческих ресурсов административных районов республики, перспективного размещения посевов и оптимизации структуры посевных площадей сельскохозяйственных культур, количественной оценки возможных изменений агроэкологического потенциала ландшафтов в связи с проведением мелиоративных мероприятий и вариаций климата.

Оценка агроэкологического потенциала административных районов Беларуси. На ландшафтной основе дана оценка агроэкологнческих ресурсов административных районов Беларуси применительно к возделыванию основных сельскохозяйственных культур, которая позволяет судить не только о возможности их выращивания н наличии агроэкологнческих ресурсов , но н об уровне их реализации в практике сельскохозяйственного производства, Составлены картосхемы: потенциальной урожайности, действительно возможной урожайности, степени неблагоприятное™ климатических условий, уровня использования агроклиматических ресурсов, уровня эффективности реализации агроэкологического потенциала, производственной урожайности и посевных площадей для всех рассматриваемых культур в разрезе административных районов республики.

Оптимизация структуры посевных площадей зерновых сельскохозяйственных культур с учетом агроэкологического потенциала ландшафтов. Впервые, на основе предложенного метода анализа агроэкологического потенциала ландшафтов и симплексного метода линейного программирования, разработаны рекомендации по оптимизации размещения зерновых культур с учетом агроэкологических ресурсов ландшафтов Беларуси. Предложено два варианта размещения посевов зерновых культур в республике, которые, во- первых, обеспечивают более высокий валовой сбор урожая зерновых культур, по сравнению и фактическим размещением, во-вторых, улучшают сбалансированность производства объемов зерна отдельных культур.

Использование материалов по агроэкологи ческой оценке ландшафтов для определения эффективности проведения мелиоративных мероприятий. Одним из важнейших вопросов повышения агроэкологического потенциала ПТК является улучшение плодородия почв. В Беларуси проведена качественная оценка земель (Смеян и др., 1989), в результате которой пахотные угодья получили два балла: перспективный (по шкале) и фактический (с учетом поправочных коэффициентов). Разница между ними отражает степень окультуренности почв и уровень интенсификации использования земель. Предложенный нами метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов позволяет количественно оценить его повышение за счет улучшения плодородия почв. Полученные в третьей главе расчетные значения ПУ и ДВУ сельскохозяйственных культур определялись с учетом фактического балла бонитета пашни. При введении в модель (рис.2) вместо фактического перспективного балла бонитета мы получаем ПУ и ДВУ с учетом перспективного балла бонитета пашни, что позволяет расчитать возможную прибавку урожайности при устранении отдельного вида мелиоративной неустроенности и мх совокупности. В работе приведены расчеты возможного увеличения урожайности рассматриваемых сельскохозяйственных культур за счет улучшения плодородия почв в разрезе видов ландшафтов Поозерской провинции, родов» ландшафтов и ландшафтных провинций Беларуси.

Оценка воздействия возможных изменений к л и м ата на продуктивность сельскохозяйственных культур в ландшафтах Беларуси. В последнее время отмечается повышенный интерес к изучению причин колебания климата и прогнозу их воздействия на продуктивность сельскохозяйственных культур. В развитии общих представлений о возможных изменениях климатической обстановки нами разработаны сценарии воздействия возможных изменений климата на продуктивность сельскохозяйственных культур в ландшафтах Беларуси . Согласно выполненным исследованиям возможное потепление, сопровождаемое уменьшением количества осадков; может

привести к снижению продуктивности рассматриваемых сельскохозяйственных культур в ландшафтах Беларуси. Похолодание и ожидаемое при этом увеличение осадков может привести к уменьшению урожайности озимых культур в ландшафтах Пооэерской, Белорусской Возвышенной, Восточно-Белорусской и Предполес-ской провинций; ярового ячменя в Пооэерской и Белорусской Возвышенной. В тоже время при похолодании возможно увеличение продуктивности озимой ржи и пшеницы в ландшафтах Полесской провинции, ярового ячменя в Предполесской, Восточна-Белорусской и Полесской. Более существенное повышение урожайности, при данной тенденции изменения климата, в ландшафтах всех провинций ожидается при возделывании картофеля и льна-долгунца.

ВЫВОДЫ

1. Впервые, теоретически и методически обосновано использование системы уравнений энергетического, водного и биогеохимического балансов для анализа функционирования ландшафтов и оценки их агроэкологического потенциала. Выявлены закономерности пространственно-временной изменчивости составляющих системы уравнений балансов для различных ландшафтных уровней. Предложена балансовая модель и коэффициент эффективности биогеохимического цикла ландшафта.

2. Разработан новый метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов, основанный на синтезе концепции максимальной продуктивности сельскохозяйственных культур и ландшафтно-экологнческого подхода с использованием методологии системного анализа, базирующейся на математическом моделировании природных и природно-антропогенных объектов и процессов.

3. Создана базовая дииамико-статистическая модель оценки агроэкологического потенциала ландшафтов, установлены функции влияния агроэкологнческих факторов ( солнечной радиации, почвенного плодородия, влажности почвы, температуры воздуха, условий перезимовки и др.), определены параметры модели для основных сельскохозяйственных культур возделываемых в Беларуси (озимая рожь, озимая пшеница, яровой ячмень, картофель и лен-долгунец), обоснованы и предложены показатели: степени неблагоприятности климатических условий, характеризующий размеры потерь урожайности, обусловленные лимитирующим действием климатических условий вегетационного периода, уровня использования агроклиматических ресурсов и уровня реализации агроэкологического потенциала ландшафтов, при существующей в производственных условиях культуре земледелия, осуществлена реализация модели на языке Турбо Паскаль 7,0 для IBM- совместимых персональных компьютеров.

4. На основе разработанной методики и динамико-статистичсской модели оценки агроэкологического потенциала ландшафтов получены основные характе-

ристнки агроэкологических ресурсов ландшафтов Беларуси: КПД использования ФАР, ПУ и ДВУ пяти сельскохозяйственных культур (озимая рожь, озимая пшеница, яровой ячмень, картофель, лен-долгунец); оценено лимитирующее воздействие на продуктивность сельскохозяйственных культур агрозкологических факторов, получены численные значения комплексных показателей агрозкологического потенциала ландшафтов: степени неблагоприятности климатических условий, уровня использования агроклиматических ресурсов и уровня реализации агрозкологического потенциала; оценена пространственная изменчивость перечисленных выше характеристик.

5. Климатические условия ландшафтов Беларуси позволяют возделывать широкий набор сельскохозяйственных культур. Наиболее благоприятны климатические условия для выращивания зерновых культур в моренно-озерных средневы-сотных ландшафгах, картофеля и льна-долгунца в озерно-ледниковых низменных и водно-ледниковых средневысотных с озерами. Наиболее неблагоприятны климатические условия для возделывания всех рассматриваемых культур во вторично-водно-ледниковых средневысотных ландшафтах.

6. Ландшафты Беларуси имеют значительный агроэкологический потенциал. Максимальные значения потенциальной ( ПУ ) и действительно возможной урожайности (ДВУ ) озимых ржи и пшеницы, ярового ячменя, картофеля и льна-долгунца наблюдаются в моренно-озерных средневысотных, холмисго-моренно-эрозионных и лессовых возвышенных ландшафтах. Минимальные ПУ и ДВУ рассматриваемых культур соответствуют вторично-водно-ледниковым средневысот-ным ландшафтам.

7. В Беларуси имеются значительные резервы повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Уровень реализации агрозкологического потенциала в ландшафтах республики невысокий. Наиболее эффективно используются агроэкологические ресурсы при возделывании озимой ржи (до 60%) в аллювиаль-но-террасированных низменных ландшафтах; озимой пшеницы (до 60 % ), ярового ячменя ( до 47 % ) и льна-долгунца ( до 23 % ) во вторично-водно-ледннковых средневысотных; картофеля ( до 31 % ) во вторнчно-моренных средневысотных. Минимальные коэффициенты уровня реализации агрозкологического потенциала соответствуют: при выращивании зерновых культур ( 18 - 26 % ) и картофеля ( 10 - И % ) камово-моренно-озерным возвышенным ландшафтам, льна-долгунца ( 6 - 7 %) моренно-озерным средневысотным.

8. Впервые на ландшафтной основе оценены агроэкологические ресурсы административных районов Беларуси и определен уровень их реализации; на основе предложенного метода анализа агрозкологического потенциала ландшафтов и симплексного метода линейного программирования предложены рекомендации по оптимизации размещения посевов зерновых культур с учетом агрозкологических ресурсов, предложено два варианта размещения посевов зерновых культур в респу-

блике, которые, во-первых, обеспечивают более высокий валовой сбор урожая зерновых культур, по сравнению с фактическим размещением, во-вторых, улучшают сбалансированность производства объемов зерна отдельных культур; дана оценка возможного повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в результате проведения мелиоративных мероприятий показавшая, что максимальным природно-мелиоративным потенциалом характеризуются ландшафты Поозерской провинции; разработаны сценарии воздействия возможных изменений климата на продуктивность сельскохозяйственных культур в ландшафтах республики.

Основные публикации по теме диссертации

1. Витченко А.Н., Молчанова В.В., Хомицкий Н.П. Оценка почвенно-климатнчес-ких условий Белоруссии для возделывания льна-долгунца// Вести. Белорусского ун-та. Сер.2. Хим.Биол. Г porp. -1981, №2.-С.55-60.

2. Витченко А.Н.,Хомицкий Н.П. Оценка влияния мелиорации на мезо- и микроклимат заболоченных территорий // Ред. жури. "Вестн. Белорусского ун-та".-Минск,1981.-12с.-Деп. в ВИНИТИ 28.05.81 ,№2525.

3. Витченко А.Н., Хомицкий Н.П. Исследование связи составляющих теплового баланса с урожаем сельскохозяйственных культур// Ред. журн. "Вестн. Белорусского ун-та".-Минск, 1981.-15с.-Деп. в ВИНИТИ 28.05.81.№2526.

4. Витченко А.Н. Агроэкологическая оценка сельскохозяйственной продуктивности ландшафтов // Сб. Актуальные проблемы охраны, рационального использования и воспроизводства природных ресурсов.-Минск: Изд-во БГУ, 1984,-С.59-61.

5. Витченко А.Н. Агроэкологические ресурсы продуктивности сельскохозяйственных культур в административных районах БССР // Конструктивные задачи географических исследований в БелорусскойССР. Тез. докл. конф,-Минск, I984.-C.17-I9.

6. Витченко А.Н. Динамико статистическая модель агроэкологической оценки сельскохозяйственной продуктивности ландшафтов //Актуальные проблемы охраны , рационального использования и воспроизводства природных ресурсов. Материалы научн. конф. Минск, 1985.-С.20-21.

7. Витченко А.Н. Оптимизация структуры посевных площадей зерновых сельскохозяйственных культур с учетом агроклиматических ресурсов // Вестн. Белорусского ун-та. Сер.2. Хим. Биол. Геогр.- 1985.Jvs2.-C. 46-51.

8. Витченко А.Н. Ландшафтный подход при оценке агроэкологических ресурсов крупного региона ( на примере Белорусской ССР) // Географическая наука в осуществлении продовольственной программы СССР. Тез. VIII съезда ГО СССР,- Киев,1985.-С.111-112.

9. Витченко А.Н. Исследование агроресурсного потенциала природно-террито-

рнальных комплексов //Современные проблемы географии. Тез. научи, конф,-

Пермь, 1985.-С.81-82.

10. Внтчсико А.Н., Полевой А.Н. Методика агроэкологической оценки сельскохозяйственной продуктивности ландшафтов Белоруссии // Вестн. Белорусского ун-та. Сер.2. Хим.Биол. Геогр.-198б,№2.- С.56-59.

П. Витченко А.Н. Ароэкологический потенциал продуктивности основных сельскохозяйственных культур на уровне аднимистратнвных районов Белоруссии // Сб. Климатические ресурсы Белоруссии и рациональное их использование.-Минск: Университетское, 1986.-С. 18-25.

12. Витченко А.Н. Агроэкологические ресурсы ландшафтов Белоруссии // Вестн. Белорусского ун-та. Сер.2. Хим. Биол. Геогр,- 1987,№3.-С.59-63.

13. Яцухно В.М., Витченко А.Н., Брилевский М.Н. Оценка агроэкологического потенциала Ландшафтов с учетом их мелиоративного состояния //География и природные ресурсы,-1988,№4.- С.17-23.

14. Витченко А.Н., Полевой А.Н. Оценка воздействия возможных изменений климата на продуктивность сельскохозяйственных культур // Вестн. Белорусского ун-та. Сер.2. Хим. Биол. Геогр.-1988.-С.61-65.

15. Марцинкевич Г.И., Клицунова Н.К., Хараничева Г.Т.Логинова Л.В., Витченко А.Н., Счастная И.И. Ландшафтные исследования в Белоруссии и практика // Сб. Рациональное природопользование в условиях Белоруссии.- Л., 1988.-С. 5-17.

16. Витченко А.Н. Крупномаштабные исследования агроэкологического потенциала ландшафтов // Теоретические и прикладные проблемы ландшафтоведения. Тез. VIII Всесоюзн. совет, по ландшафтоведению.-Львов, 1988.- С.130-131.

17. Математические методы оценки агроклиматических ресурсов / В.А.Жуков. А.Н.Полевой, А.Н.Витченко, С.А.Даниэлов.-Л.:Гндрометеоиэдат, 1989.-207с.

18. Витченко А.Н. Методика крупномасштабных исследований агроэкологическо го потенциала ландшафтов сельскохозяйственных территорий II Вестн. Бело русского ун-та. Сер.2. Хим. Биол,Геогр.-1989,№2.-С.бЗ-б5.

19. Витченко А.Н. Оценка агроэкологического потенциала ландшафтов адмшш стративного района ( на примере Витебского р-на БССР)// Сб . Экология наука, учебная дисциплина.- Минск:МГПИ им.А.М.Горького,1990.-С.36-42.

20. Витченко А.Н. Использование материалов комплексной физико-географичес кой практики при оценочных агроэкологических исследованиях //Пуп повышения роли полевых практик в подготовке специалистов. Материаль Регион, совещ. по полев. пр-кам.-Минск,1991.-С. 150-151.

21. Вггчанка А.М., Панасюх В.Ю. Буйнамасштабная ацэнка аграрэсурснага патэн цыялу ландшафта^ сельскагаспадарчых тэррыторый прымяняльна да выраш чывання бульбы //Весш акадэмм аграрных навук Беларуи.-1992.-С.42-45.

22. Витченко А.Н., Панасюк О.Ю. Исследование воздействия возможных измене

Пий климата на продуктивность сельскохозяйственных культур в ландшафтах экспериментального хозяйства'Тулово" Витебской областн//Сб.Прнрода Беларуси и проблемы её охраны. -Минск: МГПИ им.А.М.Горького, 1993.-С.22-26.

23. Витченко А.Н. Анализ агроэкологического потенциала ландшафтов сельскохозяйственных территорий //Экологическое и социально-экономическое обоснование региональных схем рационального природопользования. Тез. научн. конф. -Минск, 1993,- С.34-35.

24. Брилевский М.Н., Витченко А.Н., Логинов В.Ф., Панасюк О.Ю. Климатические ресурсы Белорусского Поозерья II Рациональное природопользование Белорусского Поозерья.-Минск:Институт геологии, геохимии и геофизики АН Беларуси,1993.-Гл.2.-С.20-33.

25. В'ггчанка A.M. Мадэл1раванне працэса? фарм)равання аграэкалапчнага патэнцыялу ландшафта}? II Becui Бел.дзярдж. пед ,ун-та.-1994,№2.-С.86-89.

26. ФЫчная геаграф|я БеларуЫ: Вучэб. дапам. / Б.М.Гурсм, К.К.Кудло, A.M.Bir-чанка i ¡нш; Пад. рэд. Б.М.Гурскага.-Мшск: Ушвератэтскае, 1995.-181с.

27. Vitchenko A. Yatsukhno V. Metodic and applied aspects of agroclimatic estimates of landscapes productivity/Contemporary climatology .-Brno,1994.- P.565-569.

28. Vitchenko A.N., Yatsukhno V.M. Climate variabilities and their impact on the landscapes productivity change ( a case of Belarus)// Global Changez and Geography. Abstracts conf.of the 1GU . - Moscow, 1995. - P. 381.

РЭЗЮМЕ

Вггчанка Аляксандр Мкалаевм

ТЭАРЭТЫЧНЫЯ 1 ПРЫКЛАДНЫЯ АСНОВЫ АЦЕНКИ АГРАЭКАЛАПЧНАГА ПАТЭНЦЫЯЛУ ЛАНДШАФТА^ БЕЛАРУС1

Ландшафт, ландшафтна-экалапчиы падыход, Ыстэмиы ана/нз, мадэл!раван-не, аграэкалапчны патэнцыял, прадукцыйнасць, ураджайнасць, сельскагаспадар-чая культура.

Зыходзячьг з тэарэтычных i метадалапчных палаження ? фЫчнай геа!рафп i ландшафтазна^ства, распрацаваны пытаиш тэорьн', методик! i практик! аналюу аграэкалапчнага патэнцыялу ПТК Беларусь Прапанаваны новы метад анализу аграэкалапчнага патэнцыялу ландшафта^ заснавакы на сштэзе каицэгсцьн максимальней прадукцыйнасш сельскагаспадарчых культур i ландшафтна-зкалапчнага падыходу з выкарыстаннем метад алоги астм нага енал'иу, якая грунтуецца на матэматычиым мадэл«раванш прыродных i прыродна-антрапагенных аб'ектау i працэсай. Creopana базавая дьшамжа-статыстычная мадэль ацэкт агразкала-

пчнага патэнцыялу ландшафта^. Распрацавана методыка I выкана ацэнка аграэ-калапчиых рэсурса^ ландшафта? Беларуа на рэпанальным I лакальным узроунях. Дана колькасная ацэнка аграэкалап'чных рэсурса? адмМстрацыйных раёнау Бела-рус! у прымяненш да вырошчвання асно$ных сельскагаспадарчых культур. Выка-нана ацэнка магчымага павышення прадукцыйнаед сельскагаспадарчых культур у вышку правядзення мелюрацыйных мерапрыемства^ у ландшафтах БеларуЫ. Распрацаваны сцэнарьи уздзсяння магчымых змененняу климата на прадукцый-насць сельскагаспадарчых культур у ландшафтах рэспублМ. На падставе прапа-наванага метаду аналЬу аграэкалапчнага патэнцыялу ландшафта? ! сгмплекснага метаду лшейнага праграм1равання распрацаваны рэкамендацьн на аптым!зацьн размяшчэння пасевау збожжавых культур з ушкам аграэкалап'чных рэсурсау ланд-шафтау Беларуа. Выкананыя даследавант намраваиы на павышэнне эфекты^-насщ выкарыстання прыродных рэсурсау ПТК Беларуа"« развцдце навукова-мета-дычнай базы аграметэаралапчнага забеспечэння сельскай гаспадарю рэспублш.

РЕЗЮМЕ

Витченко Александр Николаевич

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ АГРОЗКОЛОГИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ЛАНДШАФТОВ БЕЛАРУСИ

Ландшафт, ландшафтно-экологическнй подход, системный анализ, моделирование, агроэкологический потенциал, продуктивность, урожайность, сельскохозяйственная культура.

Исходя из теоретических и методологических положений физической географии и ландшафтоведения, разработаны вопросы теории, методики и практики анализа агрозкологического потенциала ПТК Беларуси. Предложен новый метод анализа агрозкологического потенциала ландшафтов основанный на синтезе концепции максимальной продуктивности сельскохозяйственных культур и ландшаф-тно-экологического подхода с использованием методологии системного анализа,

ч

базирующейся на математическом моделировании природных и природно-антро-погенных объектов и процессов. Создана базовая динамико-статистическая модель оценки агрозкологического потенциала ландшафтов. Разработана методика и выполнена оценка агроэкологических ресурсов ландшафтов Беларуси на региональном и локальном уровнях. Дана количественная - оценка агроэкологических ресурсов административных районов Беларуси применительно к возделыванию основных сельскохозяйственных культур. Выполнена оценка возможного повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в результате проведения мелиоративных

— 29 —

мероприятий в ландшафтах Беларуси. Разработаны сценарии воздействия возможных изменений климата на продуктивность сельскохозяйственных культур в ландшафтах республики. На основе предложенного метода анализа агрозкологического потенциала ландшафтов и симплексного метода линейного программирования разработаны рекомендации по оптимизации размещения посевов зерновых культур с учетом агроэкологических ресурсов ландшафтов Беларуси. Проведенные исследования направлены на повышение эффективности использования естественных ресурсов ландшафтов Беларуси и развитие научно-методической базы агрометеорологического обеспечения сельского хозяйства республики.

THEORETICAL AND APPLIED BASES OF THE ESTIMATION AGROECOLOGICAL POTENTIAL LANDSCAPES OF BELARUS Landscape, landscape-ecological approach, system analysis, modeling, agro-ecological potential, productivity, fruitfulness, agricultural crops.

; Theoretical and practical questions of agroecological potential analysis of NTC of Belarus have been developed on the basis of theoretical and methodological positions of physical geography and landscape science . They have suggested a new method of analysis of landscape agroecological potential , based on the synthesis of the conception of maximum productivity of agricultural crops of landscape ecological approach with the use of the methodology of system analysis , based mathematical modeling of natural and natural-anthropological objects and processes . They have founded a basic dynamics - statistic model of the estimation of the landscape agroecological potential; worked out the method and carried out the estimation of the agroecological resources of Belarussion landscapes on the regional and local levels.They have given a quantitative estimation of agroecological resources of administrative regions of Belarus in conformity with growing of the main agricultural crops . They have estimated the efficiency of carrying out of landreclamatiott measured in landscapes of Belarus;worked out scenarios of the influence of possible changes of the climate on the productivity of agricultural crops in landscapes of the republic. On the basis of the suggested method of the analysis of landscapes agroecological potential and simplex method of linear programming they have worked out recommendations on theoptimum placing of bread grains crops with regard for agroecological resources of landscapes of Belarus - Carried out investigations are directed at the increasing effiiency of the use of natural recourses of NTC of Belarus and the development

SUMMARY

Alexandre N. Vitchenko

agrometeorological ensuring of the república! agricul