26251

Оценка устойчивости ландшафтов и агроландшафтов и их антропогенной преобразованности

Лекция

Лесное и сельское хозяйство

13 Практическое задание Оценка устойчивости ландшафтов и агроландшафтов и их антропогенной преобразованности Цели и задачи. Сформировать представление об устойчивости природных ландшафтов и агроландшафтах видах экологической устойчивости определяющих ее факторах о цене экологической устойчивости агроландшафтов и принципах ее обеспечения. Затраты на ее поддержание определяют цену устойчивости агроландшафта. Дать характеристику экологической агрономической и экономической устойчивости определенного агроландшафта.

Русский

2013-08-18

71 KB

52 чел.

Модульная единица 1.13

Практическое задание «Оценка устойчивости ландшафтов и агроландшафтов и их антропогенной преобразованности»

Цели и задачи. Сформировать представление об устойчивости природных ландшафтов и агроландшафтах, видах экологической устойчивости, определяющих ее факторах, о цене экологической устойчивости агроландшафтов и принципах ее обеспечения.

Аннотация. Рассматривается структурная и функциональная устойчивость природных ландшафтов. В отличие от самоорганизации и саморегулирования природных ландшафтов, устойчивость агроландшафта определяется поддержанием заданных производительных и социальных функций при сохранении биосферных. Затраты на ее поддержание определяют цену устойчивости агроландшафта.

Ключевые слова: природное экологическое равновесие; структурно-статическая устойчивость ландшафта; функционально-динамическая  устойчивость; буфферность; саморегулирование, самоорганизация, самоочищение ландшафта; физическая, биологическая, геохимическая, гидрогеологическая и гидрологическая устойчивость ландшафта; агрономическая и экономическая организация ландшафта, цена окультуривания.

Рассматриваемые вопросы:

1. Экологическая устойчивость природных ландшафтов.

2. Устойчивость агроландшафтов.

Задание.

Дать характеристику экологической, агрономической и экономической устойчивости определенного агроландшафта. Определить цену его экологической устойчивости.

Оценка устойчивости ландшафтов и агроландшафтов и их антропогенной преобразованности

1. Экологическая устойчивость природных ландшафтов

В основе современной парадигмы природопользования (sustainable development)  лежит экологический императив, под которым понимаются требования сохранения окружающей среды при условии экологического равновесия. Природное экологическое равновесие – это баланс средообразующих компонентов и естественных процессов, обеспечивающий длительное существование определенных экосистем или их эволюцию в ходе сукцессии в сторону климаксовых сообществ.

Равновесие биогеоценозов складывается в результате баланса противоположно направленных процессов: продукционного и деструкционного; гумификации и минерализации; образования и разрушения структуры почвы; уплотнения и разуплотнения почв; поступления и выноса веществ; поступления токсикантов и их разложения; эрозионных процессов и почвообразования; соотношения биологических видов; соотношения процессов, определяющих подвижность биогенных элементов.

Важнейшей характеристикой экологического равновесия является экологическая устойчивость.

Устойчивость природного ландшафта – это его способность в условиях возмущающих воздействий сохранять структуру и саморегулирующееся функционирование в пределах естественного колебания параметров.

В соответствии с особенностями структуры и функционирования различаются определенные виды экологической устойчивости ландшафтов и почв. В частности, А.Д.Фокиным (218) рассматриваются 3 вида устойчивости природных экосистем, в основе которых лежат механизмы саморегулирования и самоорганизации: структурно-статическая, функционально-динамическая и буферность.

Под структурно-статической устойчивостью понимается свойство экосистемы при возмущающих воздействиях сохранять стабильные состав и соотношение между отдельными структурными компонентами системы.

Функционально-динамическая устойчивость – свойство почвы или экосистемы сохранять стабильное функционирование, которое определяется устойчивостью и сбалансированностью отдельных звеньев биогеохимических потоков и биохимических циклов в целом.

Буферность – способность почвы и наземной экосистемы к самовосстановлению структурных свойств и функциональных параметров, нарушенных в результате возмущающих воздействий.

Саморегулирование ландшафта – свойство ландшафта в процессе его функционирования сохранять на определенном уровне режимы и характеристики связей между компонентами.

Самоорганизация ландшафта – процесс создания, развития и воспроизведения или восстановления структуры ландшафта. Процессы самоорганизации имеют место только в системах, обладающих высоким уровнем сложности и большим количеством элементов.

Важнейшим элементом самоорганизации является самоочищение ландшафта – способность перерабатывать (сортировать, осаждать, разлагать и т.д.) или выводить за свои пределы загрязняющие вещества. Наибольшей способностью к самоочищению обладают ландшафты с высокой интенсивностью круговорота веществ.

2. Устойчивость агроландшафтов

Исходя из общебиологических представлений функционирования культурного ландшафта, т. е. выполнения им ресурсовоспроизводящих, природоохранных и других функций, необходимо постоянное поддержание его производственно-экологического потенциала. В геоэкологии и социальной экологии это требование нашло отражение в законе социально-экологического равновесия. Целесообразное природно-антропогенное (социоэкологическое) равновесие есть баланс средообразующих компонентов, природных и природно-антропогенных процессов на уровне, дающем максимальный эколого-социально-экономический эффект (173). Любой сдвиг экологического и социоэкологического равновесия требует если не перестройки хозяйства, то значительных вложений для его «доадаптации».  При планировании и прогнозировании следует исходить либо из существующего равновесия, и тогда системно поддерживать его на месте, либо из направления его изменений, и тогда выделять специальные средства для ликвидации социоэкологических дисбалансов (нести расходы по адаптации).

В свете этих представлений понятия устойчивости агроландшафта и устойчивости природного ландшафта, иногда отождествляемые, принципиально различаются. Устойчивость природного ландшафта часто не имеет агрономического значения, особенно когда речь идет о такырах, солончаках, солонцах, болотах и т.д. Агронома интересует не устойчивость, а податливость таких ландшафтов мелиорации и освоению. В отличие от саморегулирующегося функционирования природного ландшафта, агроландшафт функционирует в режиме, заданном человеком. Его устойчивость связана с поддержанием заданных параметров функционирования (определенного физико-химического состояния почв, гидрологического режима и др.) ценой определенных усилий. Цена устойчивости агроландшафта включает затраты на поддержание производительных и экологических функций, в том числе природоохранных.

Таким образом, устойчивость агроландшафта – это способность поддерживать заданные производительные и социальные функции, сохраняя биосферные.

В соответствии с основными функциями рассматриваются и основные виды устойчивости агроландшафтов, как  составной части сельскохозяйственных ландшафтов.

1. Экологическая устойчивость агроландшафтов реализуется  режимами: органического вещества, биогенных элементов, реакции среды, окислительно-восстановительных условий, структурного состояния и сложения почвы, воздуха, влаги, тепла, биогенности, биологический активности почвы, фитосанитарного состояния агроценозов. В зависимости от объектов и механизмов действия экологическая устойчивость подразделяется на:

  •  физическую (устойчивость литоосновы, противоэрозионная устойчивость);
  •  биологическую (восстановительные и защитные функции растительности, устойчивость против вредных организмов);
  •  геохимическую (способность к самоочищению от продуктов загрязнения и снижению их токсичности, буферность, противостояние засолению);
  •  гидрогеологическую и гидрологическую (противостояние остепнению, опустыниванию, заболачиванию).

С экологической устойчивостью агроландшафта связано выполнение биосферных, общеэкологических функций – сохранения почв, растительного и животного мира, запасов поверхностных и подземных вод, их качества, поддержания оптимального состава атмосферы.

  •  2. Агрономическая (производительная) устойчивость включает устойчивость урожайности сельскохозяйственных культур, продуктивности пастбищ, качества продукции. Она оценивается по коэффициенту вариации показателя.
  •  3. Экономическая устойчивость характеризуется экономическими параметрами производства.

В отличие от природных экосистем, которые ориентированы на выживание с помощью природных механизмов, агроэкосистемы ориентированы на урожайность и определенное качество продукции. Экологическая устойчивость первых несравненно выше, чем вторых. Это определяет особый интерес к механизмам природной устойчивости (естественно, речь идет об экосистемах высокой биопродуктивности и механизмах ее обеспечения), их использованию при формировании агроландшафтов. В основе этих механизмов  лежит биологический круговорот веществ при большом видовом разнообразии и высокой численности организмов, что является главным фактором обеспечения устойчивости.

В большинстве агроценозов биологическая продуктивность меньше, чем в естественных ценозах, особенно  велики различия по общим запасам фитомассы. Пополнение запасов органического вещества, повышение биогенности почв – общее условие повышения устойчивости агроландшафтов.

В процессе трансформации ландшафта для поддержания нового его состояния требуются специальные затраты, и по мере интенсификации производства возрастает цена экологической устойчивости. Цена устойчивости агроландшафта тем больше, чем сильнее отличаются требования сельскохозяйственных культур и животных от агроэкологических условий ландшафта.

Наименьшей ценой устойчивости  характеризуются наиболее благополучные по условиям возделывания полевых культур плакорные лесостепные и степные черноземные агроландшафты.

Устойчивость эрозионных ландшафтов при распашке сильно снижается из-за эрозии, усиления поверхностного стока. Использование их в полевой культуре требует обеспечения экологической устойчивости с помощью противоэрозионных систем земледелия, сдерживающих потери почвы в допустимых пределах.

При создании агроландшафтов на солонцовых и засоленных почвах достигается новое состояние водно-солевого режима и свойств почв, устойчивость которого поддерживается системами мелиоративных и агротехнологических мер. Цена устойчивости в большой мере зависит от степени совпадения вектора агрономической трансформации ландшафта с природными процессами. Она снижается при однонаправленности мелиоративных изменений и природных процессов (рассоления и рассолонцевания на хорошо дренированных остаточных солонцовых комплексах), и возрастает, если мелиорация направлена на преодоление активного засоления и осолонцевания, поддерживаемого близкими засоленными грунтовыми водами.

В таежной зоне цена агроэкологической устойчивости агроландшафтов пропорциональна требованиям окультуренности почв. Ее повышение находится в противоречии с элювиальными процессами, заболачиванием. Поддержание определенной степени окультуренности почв требует постоянного сдерживания этих процессов и компенсации потерь внесением извести, удобрений, травосеяния и др.

На осушенных болотно-подзолистых и болотных почвах в цену экологической устойчивости агроландшафтов входят поддержание оптимального водно-воздушного режима, сдерживание сработки торфа, предотвращение и недопущение обсыхания и деградации смежных ландшафтов и др.

Количество контрольных параметров устойчивости агроландшафтов сильно различается в зависимости от их категорий, уровня интенсификации производства, характера и степени внешних воздействий.

Цена общей устойчивости агроландшафта включает затраты на обеспечение устойчивости всех видов: производительной, экологической и социально-экономической.

Цена экологической устойчивости агроландшафта включает затраты на мероприятия  по охране почв от разрушения и поддержание экологических функций. Она должна входить в затраты товаропроизводителя  на получение продукции и соответственно – в цену товара.Прежнее хозяйствование без платы за природные ресурсы и без ответственности за их эксплуатацию порождало экологические риски, бедствия и катастрофы. Товаропроизводители обязаны обеспечивать экологическую устойчивость агроландшафта и нести ответственность за загрязнение, эрозию и другие проявления деградации ландшафтов и почв. Государство должно выполнять контрольные функции и создавать благоприятные условия для производственной и природоохранной деятельности, регулируя ее экономическими, юридическими и другими средствами.

Если агротехнологии адаптированы к ландшафту, то операции, направленные на достижение определенной продуктивности, способствуют повышению его экологической устойчивости. Например, сокращение поверхностного стока противоэрозионными мероприятиями снижает темпы эрозии и повышает урожайность за счет дополнительного влагонакопления.

Однако такое совпадение часто не является полным. Затраты на предотвращение деградации часто оказываются выше стоимости прибавки урожая. Еще выше затраты на преодоление последствий деградации, прекращение оврагообразования путем проведения гидротехнических, лесомелиоративных и других затратных мероприятий.

Введение понятия цены устойчивости агроландшафта, включающей затраты на освоение, использование и природоохранные мероприятия, позволило бы объективно выбирать оптимальное решение по использованию ресурсов, особенно в сложных ландшафтах. Методология адаптивной интенсификации предполагает различные комбинации приспособительных мероприятий, сплошных или выборочных мелиораций,  адекватный подбор агротехнологий различной интенсивности. Довольно часто сплошные мелиорации больших массивов не только повышают цену устойчивости мелиорированных земель, но и создают проблему неустойчивости смежных ландшафтов. Стремление выровнять по плодородию большие участки нередко заканчивается неудачами в связи с восстановлением природных геохимических потоков, развитием труднопрогнозируемых постмелиоративных процессов.

Поддержание разнообразия ландшафтов оправдывается с разных точек зрения. Сохранение в природном состоянии сложных ландшафтов способствует поддержанию биологического разнообразия, вывод из активного сельхозоборота маргинальных земель позволит сконцентрировать на лучших землях производственные ресурсы и освоить современные агротехнологии.

Низкая устойчивость агроландшафтов по сравнению с природными ландшафтами связана с нарушением механизмов саморегуляции. Уничтожение естественной растительности резко снижает сопротивляемость почв эрозии. Интенсивная обработка способствует переуплотнению почв. Все это приводит к усилению поверхностного и уменьшению грунтового стока, обсыханию территории, усилению окислительных процессов и соответственно снижению содержания органического вещества в почвах. Обедняется и резко сокращается почвенная фауна. Снижается численность и активность микрофлоры, чему способствует применение пестицидов. Резко снижается емкость и интенсивность биологического круговорота веществ. Беднеет генофонд. Возникновение в агроценозах множества свободных экологических ниш, доступных сорнякам, вредителям и патогенам, обусловливает ухудшение фитосанитарной ситуации, при повторных посевах возникает почвоутомление.

Необходимо ориентироваться на те режимы функционирования агроэкосистем, которые позволили бы значительно увеличить потенциал их саморегуляции. Чем ближе они к природным, тем устойчивее агроэкосистемы.

Непременное условие экологизации агроландшафтов – создание оптимальной инфраструктуры: устройство экологического каркаса в виде лесов, лугов, водоемов, что в определенной мере обеспечивает стабилизацию гидрорежимов, поддержание биологического разнообразия, в частности, численности видов (птиц, энтомофагов и др.), конкурирующих с полевыми вредителями.

Оптимизация структуры агроландшафта включает рациональное размещение севооборотов, полей, производственных участков, лесных и кустарниковых полос, противоэрозионную и мелиоративную организацию территории. Важное условие экологизации земледелия – защищенность поверхности почвы растениями или растительными остатками. Мульчирование поверхности почвы в известной мере воспроизводит защитную роль лесной подстилки или степного войлока.

Развивая понятие экологической устойчивости агроландшафтов, следует рассматривать его в контексте природно-антропогенной эволюции, которая может складываться в направлении окультуривания или деградации. Весь диапазон возможной эволюции можно описать S-образной кривой, проходящей через нуль-пункт, соответствующий состоянию устойчивого природного ландшафта (рисунок 2.14).

Уровни  окультуривания почв – субъективные категории, устанавливаемые по критериям почвенного плодородия для разных сельскохозяйственных культур. Однако окультуривание имеет и объективные эколого-экономические пределы. Они определяются состоянием нового равновесия между противодействующими процессами, например, в таежных ландшафтах – биогенно-аккумулятивными с одной стороны, и элювиальными (выщелачивание, оподзоливание, лессиваж, элювиально-глеевые процессы) и  деструктивными с другой стороны. Стремление максимального преодоления тех или иных природных процессов наталкивается на большие экономические издержки и неблагоприятные экологические последствия. Оптимальный уровень экологического равновесия и устойчивости агроландшафта в направлении окультуривания должно получить количественное выражение.

Такой же количественный подход необходим и в отношении деградации ландшафта. В данной связи заслуживает определенного внимания принцип оценки деградации почв и почвенного покрова по «увеличению затрат различного рода ресурсов (энергетических, сырьевых, информационных и прочих) для достижения ранее полученного количества и качества продукции и/или ограничений на дальнейшую деятельность человека» (222). Данная позиция должна быть усилена экологическими требованиями как приоритетными (экологический императив), поскольку агроландшафт – это не только сфера производственной деятельности, но и среда обитания человека и часть биосферы. Поэтому при оценке деградации ландшафтов и почв на первый план выходит степень сохранения экологических функций. Сохранение их не всегда совпадает с понижением продуктивности и не сразу замечается. Например, снижение экологических функций ландшафта в результате эрозии (особенно на фоне удобрений) или сработки торфа может не сопровождаться уменьшением урожайности вплоть до выхода на поверхность почвообразующей или подстилающей породы, когда экологический ущерб от потери почвы многократно перекрывается экологическим ущербом на все времена.

 

 

  

           

        

Рис. 2.14. Природно-антропогенная эволюция ландшафтов

Изучение агроэкосистем, как производных экосистем, представляет особый интерес в отношении понимания механизмов трансформации, функционирования природных и антропогенных биотических сообществ, их взаимодействия с изменяющейся средой, динамики биологического круговорота веществ. Только на основе этих представлений можно пытаться приближать устойчивость агроэкосистем к природным экосистемам. Это весьма трудная задача вопреки излишней оптимистичности многих авторов, касающихся этой проблемы

Контрольные вопросы

1. Что такое природное экологическое равновесие?

2. Дайте определение устойчивости природного ландшафта?

3. Охарактеризуйте виды устойчивости агроландшафта?

4. Как различается экологическая устойчивость природных ландшафтов и агроландшафтов?

5. Цена устойчивости агроландшафта и определяющие ее факторы?

6. Охарактеризуйте виды экологической устойчивости ландшафтов и агроландшафтов.

7. Какое значение для поддержания устойчивости агроландшафтов имеет биологической разнообразие?

8. Что понимается под оптимизацией структуры агроландшафта для обеспечения его экологической устойчивости?

9. Какое значение имеют категории «цена окультуривания» и «цена деградации»?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41225. КОНЦЕПЦИИ ЛОГИСТИКИ 125 KB
  Практическими примерами использования информационной концепции логистики являются широко распространенные информационнопрограммные модули MRP I MRP II DRP OPT QR CR и т. К числу ее важнейших функций относятся в частности контроль за состоянием запасов включая расчет точки заказа формирование связей производства снабжения и сбыта с использованием обеспечивающего комплекса системы MRP. Работа системы DRP осуществляется поэтапно: 1 агрегированное планирование с использованием прогнозов и данных о фактически поступивших заказах; 2...
41226. Классификационные признаки микроконтроллеров 878 KB
  Модификация памяти и чтение из нее необходимых данных осуществляется только лишь с помощью специальных команд чтения записи; в система команд должна содержать минимальное число наиболее часто используемых простейших команд одинаковой длины: г состав системы команд должен быть оптимизирован с учетом требований компиляторов языков высокого уровня. Центральное процессорное устройство Процессор формирует адрес очередной команды выбирает команду из памяти и организует ее выполнение. Благодаря специальным командам их можно...
41227. ИНТЕРФЕЙСЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 925.5 KB
  Применяются параллельные интерфейсы Centronics магистральные приборный интерфейс GPIB IEEE 488 и функционально-модульные системы CMC и VXI. Магистральный интерфейс VXI Стандарт VXI является одним из прогрессивных направлений развития шины VMEbus VMEbus eXtention for Instrumenttion VXI расширение VMEbus для измерительной техники. Основываясь на шине VMEbus и полностью включая ее как подмножество интерфейс VXI представляет собой самостоятельный стандарт на контрольноизмерительную и управляющую аппаратуру высшего класса...
41228. Восьмиточечная графика 1.09 MB
  Графика, выводимая с помощью матричных ПУ, представляется в виде отдельных точек, формирующих изображение. Графическое изображение ПУ выводит построчно, обычно строки графики расположены вплотную друг к другу. Графическая строка состоит из вертикальных колонок. Высота колонки может быть 8, 9 или 24 точки.
41229. Системные и локальные шины 257.5 KB
  Системные и локальные шины [0. Стоимость такой организации получается достаточно низкой поскольку для реализации множества путей передачи информации используется единственный набор линий шины разделяемый множеством устройств. Одна из причин больших трудностей возникающих при разработке шин заключается в том что максимальная скорость шины главным образом лимитируется физическими факторами: длиной шины количеством подсоединяемых устройств. Эти физические ограничения не позволяют произвольно ускорять шины.
41231. Групова динаміка 66 KB
  Що вивчає групова динаміка Групова динаміка вивчає: безпосередньо групи процеси в групах Рівні дослідження: Індивідуальний – вивчаються індивідуалиособистості групи в психологічному аспекті Груповий – вивчаються групи в цілому і їх соціальний контекст соціологічний аспект Змішаний – вивчаються групи в різних аспектах як правило одночасно. Наукові припущення: групи та групові процеси – це реальність групи – це більш ніж склад її...
41232. Проектирование электрических машин 8.35 MB
  1 где E1ЭДС якорной рабочей обмотки; I1 ток той же обмотки; m число фаз.2 где U1 фазное напряжение рабочей обмотки.4 где U2 и I2 номинальные соответственно фазные напряжение и ток вторичной обмотки.5 где U и I –соответственно напряжение и ток якорной обмотки.
41233. Образование плазмы 72 KB
  Такую плазму называют горячей в отличие от плазмы низкотемпературной с температурой десятки или сотни градусов обычно создаваемой искусственно в газовых разрядах. Образование плазмы Для того чтобы обычный газ перевести в плазменное состояние необходимо ионизировать заметную часть молекул или атомов. Переход газа в состояние плазмы связан с различными процессами взаимодействия между частицами: между заряженными частицами действуют электростатические силы между заряженными и нейтральными частицами – силы квантовомеханической природы....