WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

«Функционально-адаптивная система формирования высокопродуктивных и устойчивых агроландшафтов ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО «Кубанский государственный

аграрный университет»

На правах рукописи

Дышеков Азратали Хусейнович

Функционально-адаптивная система формирования

высокопродуктивных и устойчивых агроландшафтов

Специальность 06.01.02 – Мелиорация,

рекультивация и охрана земель Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант:

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Кузнецов Евгений Владимирович Краснодар Оглавление № стр.

п/п

Общая характеристика работы

Научные предпосылки формирования высокопродуктивных агроландшафтов 1.1. Современное состояние проблемы 1.2. Система мониторинга ландшафтных образований 1.3. Агроландшафт как объект управления 1.4. Методологические основы обеспечения устойчивого, безопасного функционирования агроландшафтов Задачи исследований Теоретические и методологические основы адаптивной интенсификации ресурсовоспроизводящих процессов в агроландшафтах Системное представление агроландшафта как объекта 2. управления 2.2. Структурная организация и методология разработки и обеспечения функционирования системы повышения продуктивности и устойчивости агроландшафта 2.3. Систематизация функциональных зон природопользования 2.4. Функционально-адаптивные характеристики ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта и их количественная оценка 2.5. Интегральная оценка ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта и ее компонентов на адаптивность 2.6. Результирующая модель повышения ресурсовоспроизводящего потенциала агроландшафта Выводы к главе 2 Мониторинг ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта 3. 3.1. Особенности подходов к решению задач мониторинга 3.1.1. Схемы мониторинга 3.1.2. Прогнозирование хода ресурсовоспроизводящего процесса агроладшафта с использованием эмпирической и функциональной модели 3.2. Представление системы оценок функционально-адаптивных характеристик ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта и е компонентов, формирование цифрового динамического модуля управления процессами 3.3. Перспективная модель мониторинга и управления ресурсовоспроизводящими процессами в агроландшафтах Выводы к главе 3 Функционально-адаптивная технология управления ресурсовоспроизводящими процессами в агроландшафтах 4.




1. Основные особенности и цели системы управления ресурсовоспроизводящими процессами агроландшафтов 4.2. Функционально-адаптивная технология управления процессами в агроландшафтах и направления ее применения, модель обеспечения функционирования ресурсовоспроизводящей системы 4.2.1 Технологическая схема функционально-адаптивной системы управления ресурсовоспроизводящими процессами в агроландшафтах 4.2.2 Приемы реализации ФАТ на уровне ландшафтносельскохозяйственного участка Выводы к главе 4 5. Формирование системы рационального природообустройства и природопользования, защиты агроландшафтов от негативных воздействий 5.1. Классификация объектов природоохранного обустройства и природопользования ландшафтных образований 5.2. Разработка технологии, функционально ориентированной на создание систем, машин, устройств, обладающих высоким потенциалом биосферосовместимости. 5.3. Система конструкций, устройств с заданными параметрами и функциями совмещения 5.4. Технологические схемы решения задач природоохранного обустройства и природопользования в агроландшафтах Выводы к главе 5 Схема решения проблемы вовлечения неудобий, других участков земель в сельскохозяйственный оборот и образование окультуренных ландшафтов 6.1. Комплексная оценка природно-ресурсного потенциала расширенного воспроизводства агробиоресурсов за счет привлечения неудобий, бросовых участков земель (на примере КабардиноБалкарской республики) 6.2. Система вовлечения неудобий в сельскохозяйственный оборот, конструктивные и технологические особенности 6.3. Регулирование режимов функционирования модульной системы 7. Модель эколого-экономической оценки функциональноадаптивной системы регулирования ресурсовоспроизводящих 7.1. Эколого-экономическая оценка агроэкологических Эколого-экономическая оценка функциональноадаптивного потенциала систем обеспечения функционирования ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафтов Приложение 1– Расшифровка закодированных мероприятий, составляющих основу информационной модели формирования Приложение 3- Акты внедрения научных разработок Актуальность проблемы. Главными аргументами необходимости формирования высокопродуктивных агроландшафтов является интенсивный рост народонаселения нашей планеты, постоянное сокращение сельхозугодий, возрастающий дефицит продуктов питания.

В связи с этим важное значение приобретают исследования, направленные на повышение эффективности использования почвенноклиматических ресурсов; совершенствование и развитие системы нормирования антропогенных воздействий; решение научно-технических и технологических задач в условиях существования множества ограничивающих факторов, что характерно для первого и последующих этапов перехода к биосферосберегающей и биосферосовместимой стратегии развития хозяйственной деятельности общества, природопользование, основанное на принципе ограничения вмешательства в природные системы, и, связанное с ней структурное преобразование производственных мощностей.

Актуальность работы заключается в увеличении выхода продукции при повышении их качества за счт стабилизации и адаптивной интенсификации ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафта, максимального использования потенциальных возможностей, развития неспецифических адаптивных реакций систем общего реагирования продуцентов.





Таким образом, стратегия формирования высокопродуктивных агроландшафтов заключается в адекватной оценке их полифункциональных возможностей и приведении в соответствии с их уровнем системы управления агроландшафтом, а не наоборот, как это происходило до недавнего времени.

Следующим актуальным вопросом является возможности повышения функционально – адаптивного потенциала систем, технологий, машин, устройств, необходимых для обеспечения эффективного и экологически безопасного регулирования ресурсовоспроизводящих процессов, диверсифицированной эксплуатации агроландшафтов в целом. Одним из ключевых значений предлагаемой структуры инновационно – технологического комплекса является создание условий гармонизации отношений природы и технических компонентов, совокупности технических систем, устройств и взаимодействующих с ними элементов природной среды, которая в ходе совместного функционирования обеспечивает, с одной стороны – высокие целевые показатели, а с другой – поддержание в зоне своего влияния благоприятной экологической обстановки, максимально возможной в каждом конкретном случае сохранение саморегулирующих способностей агроландшафта и воспроизводство естественных ресурсов.

С этих позиций, главной основополагающей целью предлагаемой системы является обеспечение перехода от стратегии ресурсного подхода и основанного на ней экономического роста к стратегии решения проблем ресурсов и экономического роста с позиции биосферно – экологического подхода, опирающегося на коэволюционное развитие общества и природы.

Работа выполнена в рамках госбюджетной темы ФГБОУ ВПО «Кубанский ГАУ» «Обосновать и разработать комплексные мелиорации для устойчивого развития земель сельскохозяйственных ландшафтов, экологическую инфраструктуру на водосборах, повысить наджность технических средств на мелиоративных системах» (№ Госрегистрации 01.01.006-6831, 2006-11 гг.), а также Федеральной целевой программы «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006-2010 годы и на период до 2013 года».

Гипотеза. Рабочая гипотеза состоит в том, что разработка и внедрение биосфероприспосабливающихся и биосферосовместимых систем, технологий, машин, устройств, составляющих основу адаптивной интенсификации ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафта, могут создать необходимые условия для восстановления и стабилизации саморегулирующих способностей, развития основных функций агроландшафта; обеспечивают повышение эффективности использования водных, почвенных и энергетических ресурсов, снижения отрицательных экологических последствий антропогенного введения в биогеоценоз дополнительных стимулирующих доз вещества и энергии.

Цель исследований – совершенствование методологии адекватной оценки ресурсовоспроизводящей и саморегулирующей способности агроландшафта и приведение в соответствие с их уровнем системы управления.

Основные задачи исследований:

- теоретически обосновать возможность создания необходимых условий для восстановления и стабилизации саморегулирующих способностей, развития основных функций агроландшафта, повышение эффективности использования водных, почвенных и энергетических ресурсов, снижения экологических последствий антропогенного управления за счт адаптивной интенсификации ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафта;

- установить теоретические и методологические основы формирования и реализации функционально – адаптивной системы повышения ресурсовоспроизводящего потенциала агроландшафта;

- предложить концепцию экологически безопасного функционирования ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта;

- разработать систему мониторинга ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта;

- разработать модель количественной оценки функционально – адаптивных характеристик ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта;

- разработать математические функциональные модели и алгоритмы прогнозирования продукционных процессов в агроландшафтах;

- усовершенствовать систему нормирования техногенных воздействий на ресурсовоспроизводящие процессы агроландшафта;

- разработать функционально – адаптивную технологию управления ресурсовоспроизводящими процессами агроландшафта;

- предложить и обосновать методологию повышения биосферосовместимости технологий, машин, исполнительных механизмов, устройств, составляющих основу управления ресурсовоспроизводящими процессами агроландшафта;

- разработать функционально – адаптивную систему защиты агроландшафта от негативных воздействий;

- разработать схему решения проблемы вовлечения неудобий, бросовых участков земель в сельскохозяйственный оборот и образования окультуренных агроландшафтов;

- провести эколого – экономическую оценку систем обеспечения функционирования ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафта.

Объект исследования. Ресурсовоспроизводящая система агроландшафта, существующие системы, технологии, методы, способы повышения продуктивности и устойчивости агроландшафтов.

Предмет исследования. Методы и способы стабилизации и интенсификации ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта, их влияние на развитие, функционирование и устойчивость агроландшафта.

Научная гипотеза. Обеспечение адаптивного регулирования и интенсификация ресурсовоспроизводящих процессов может создать необходимые условия для восстановления и стабилизации саморегулирующих способностей, восстановления и развития основных функций агроландшафтов.

Научная проблема. Заключается в разработке функционально – адаптивной системы формирования высокопродуктивных, устойчивых агроландшафтов, в совершенствовании технологий, машин, исполнительных механизмов, устройств, удовлетворяющих условиям биосферосовместимости, рационального природопользования и сельскохозяйственного производства.

Методология исследований. В качестве методологической основы использованы теоретические методы исследований – системный анализ, математическое моделирование, описания технологических процессов на основе известных законов и методов классической механики и математического анализа, а также комплексные полевые, лабораторные и натурные исследования, анализ и обобщение полученных результатов, публикаций отечественных и зарубежных авторов. Обработка результатов полевых, лабораторных, натурных исследований производилась с помощью методов математической статистики по специально разработанным прикладным программам. Все исследования проводились в соответствии с требованиями государственных и отраслевых стандартов, общепринятых методик.

Научная новизна и теоретическая значимость результатов исследования заключается в том, что впервые представлена концепция обеспечения экологически безопасного, равновесного функционирования ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта, определены научнотехнологические методы повышения биосферосовместимости и природообусловленности систем, технологий, исполнительных механизмов, устройств, составляющих основу агротехнологического комплекса к ведению адаптивного природопользования, сформулированы и обоснованы новые подходы к созданию функционально-адаптивной технологии регулирования обменных процессов в ресурсовоспроизводящей системе агроландшафта. Изложены принципы экологически ориентированной регуляции функцией ресурсовоспроизводства с целью повышения его адаптивности.

Разработана структурно-функциональная модель мониторинга ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта, основанная на экологических принципах, обеспечения устойчивости и эффективности функционирования обменных процессов, дано теоретическое и экспериментальное обоснование ее применения для целей стабилизации и увеличения энергетической эффективности орошаемого земледелия.

Предложены технологические схемы решения проблем рационального природообустройства и природопользования в ландшафтных образованиях, вовлечения неудобий в сельскохозяйственный оборот и образования окультуренных ландшафтов.

Новизну представляют методы количественной оценки функциональных характеристик обменных процессов в ресурсовоспроизводящих системах агроландшафта, интегральной оценки природных функционирующих систем, оценки и повышения функционально-адаптивного потенциала систем, технологий, устройств.

Разработаны математические модели, адаптированные к многообразию агроэкологических условий, функционально-адаптивная технология повышения ресурсовоспроизводящего потенциала агроландшафтов, совершенствования систем, технологий, машин, устройств и т.д.

Практическая ценность работы. Разработаны и проверены в условиях производства методики, обеспечивающие стабилизацию ресурсовоспроизводящего процесса при одновременном снижении доли непроизводительных затрат.

Полученные результаты исследований, модели, методы количественной оценки могут быть использованы для разработки эффективных и экологически безопасных технологий управления ресурсовоспроизводящими процессами, решения задач оптимизации, управления технологическими процессами, создания информационно-советующих систем, имеющих агроэкологическую направленность, проектирования технически и экологически совершенных систем, эксплуатации гидромелиоративных систем.

Предложены технологические схемы практической реализации идей, заложенных в ландшафтно-адаптивную систему земледелия.

Внедрение в производство ресурсосберегающей функциональноадаптивной системы формирования высокопродуктивных устойчивых агроландшафтов обеспечивает: создание необходимых условий для восстановления и стабилизации саморегулирующих способностей агроландшафта и адаптивной интенсификации ресурсовоспроизводящих процессов, повышение эффективности использования водно-почвенно-энергетических и других ресурсов, устойчивое информационное обеспечение принятия решений и прогнозирования хода ресурсовоспроизводящих процессов, предупреждение возникновения и развития негативных явлений, повышение уровня научного обеспечения инновационного развития АПК, создание условий для широкого внедрения наукоемких технологий в сельскохозяйственное производство и перехода к достижениям и возможностям 6-го и последующих технологических укладов и соответствующих им структурно-воспроизводственных строений.

Реализация результатов исследований осуществлялась:

Производственной проверкой технологий в целом и отдельных ее элементов в опытных и производственных хозяйствах ГНУ Кабардино-Балкарского научно-исследовательского института сельского хозяйства Россельхозакадемии, хозяйствах Прохладненского, Баксанского, Терского, Чегемского районов КБР;

Результаты исследований использованы в республиканских рекомендациях (1989г., 1991г., 2006г.), включены в «Систему орошаемого земледелия КБР» (1989г.), «Руководство по программированию и прогнозированию урожайности с.-х. культур»;

Методические рекомендации и модели, алгоритмы и прикладные программы использованы при разработке системы автоматизированного проектирования (САПР – СКГВХ) института «Севкавгипроводхоз»;

Публикациями научных статей, монографий, методических указаний, выступлениями с докладами на научно-производственных совещаниях, конференциях и семинарах;

Отдельные результаты подтверждены патентами на изобретения;

Разработанные конструкции защитных сооружений и устройств прошли производственную проверку в 1998-2012 г.г. на реках Кабардино-Балкарской республики;

Результаты работы внедрены в учебный процесс КабардиноБалкарского государственного аграрного университета (КБГАУ) и включены в курсы лекций: «Основы рационального природопользования», «Ландшафтоведение», «Мелиорация», «Растениеводство», «Земледелие», «Комплексное использование водных ресурсов», «Экология», «Природообустройство».

Основные положения, выносимые на защиту:

теоретические обоснования: системное представление агроландшафта как объекта управления; структура общей динамической функциональной системы агроландшафта; элементы горизонтальной структуры агроландшафта; концепция устойчивого и экологически безопасного функционирования агроландшафта; научнотехнологические методы повышения ресурсовоспроиз-водящего потенциала агроландшафта; методологические подходы к стратегии устойчивого развития природопользования в агроландшафтах, создания системы принятия решений по регулированию ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафта; общая схема мониторинга ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта; информационная модель формирования высокопродуктивных агроландшафтов;

схема мониторинга ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта: комплексные задачи и многоцелевое назначение агроэкологического мониторинга; прогнозирование хода ресурсовоспроизводящего процесса агроладшафта с использованием эмпирической и функциональной модели; представление системы оценок функционально-адаптивных характеристик ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта е компонентов, формирование цифрового динамического модуля управления процессами; перспективная модель мониторинга и управления ресурсовоспроизводящими процессами в агроландшафтах;

функционально-адаптивная технология управления ресурсовоспроизводящими процессами в агроландшафтах: основные особенности и цели системы управления ресурсовоспроизводящими процессами агроландшафта; модель адаптивной системы обеспечения функционирования ресурсовоспроизводящих процессов в агроландшафтах; технологическая схема функционально-адаптивной системы управления ресурсовоспроизводящими процессами в агроландшафтах; технологические режимы функционирования ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта; приемы реализации ФАТ на уровне ландшафтносельскохозяйственного участка;

методология формирования рационального природообустройства и природопользования в ландшафтных образованиях, их защиты от негативных воздействий: классификация объектов природоохранного обустройства и природопользования ландшафтных образований; технология, функционально ориентированная на создание систем, машин, устройств, обладающих высоким потенциалом биосферосовместимости;

система конструкций, устройств с заданными параметрами и функциями совмещения; технологические схемы решения задач природоохранного обустройства и природопользования в агроландшафтах;

модель вовлечения неудобий, бросовых участков земель в сельскохозяйственный оборот и образования окультуренных ландшафтов;

модель эколого-экономической оценки функциональноадаптивной системы регулирования ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафта: методика эколого-экономической оценки агроэкологических ресурсов агроландшафта, ФАП агроландшафта, систем обеспечения функционирования ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафта, факторы, влияющие на оценку и выбор системы; графический метод эколого-экономической оценки альтернатив для сравнения различных вариантов систем управления ресурсовоспроизводящими процессами агроландшафта.

Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается большим объемом экспериментального материала полевых, натурных, лабораторных исследований, математической обработки данных с использованием современных копьютерных программ.

Диссертационные исследования можно квалифицировать как разработка научно-обоснованных технических и технологических решений для формирования высокопродуктивных агроландшафтов, управления их ресурсовоспроизводящими процессами, образования биосферосовместимых агропроизводственных систем, внедрения которых имеет важное народнохозяйственное значение.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Международных, Всесоюзных, Российских, региональных научно-практических конференциях: «Актуальные проблемы повышения эффективности использования орошаемых земель» (г. Херсон, 1985г.); IV научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов ВНПО «Радуга», посвященная 100-летию со дня рождения академика А.Н.Костякова (г.Коломна, 1986г.), «Повышение эффективности и улучшение состояния земель Ставропольского края» (г.Ставрополь, 1987г.), на ВВЦ РФ (г.Москва, 1992г., серебряная медаль); Международной конференции «Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном производстве ХХI века»

(г.Владикавказ, 2000г.), 2 и 3-й международной научно-практической конференции «Проблемы мелиорации земель и воспроизводства почвенного плодородия», г.Краснодар,КубГАУ, 2009, 2010г.г., международной научнопрактической конференции «Современные проблемы теории практики инновационного развития АПК» г. Нальчик, КБГСХА, 2011г.,а также в 12 республиканских научно-практических конференциях и ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета, на технических cоветах проектных организаций ОАО «Севкавгипроводхоз», ОАО «Каббалкгипроводхоз», в Министерстве природных ресурсов, в управлении «Каббалкмелиоводхоз», в МЧС и ГО КБР.

Публикация материалов исследований. По материалам диссертации опубликовано 84 научные работы, в том числе 2 монографии, 7 научнопрактические рекомендации, 14 авторских свидетельств, 19 методических указаний и пособий для внутривузовского использования, в том числе 2 пособия с грифом УМО.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста и содержит введение, 7 глав, выводы и предложения производству, 92 рисунка, 47 таблиц, список использованной литературы из 254 источников, в том числе 21 иностранный автор, приложения.

Под методическим руководством и при непосредственном участии автора подготовлены четыре сотрудника к защите диссертации на соискание ученой степени кандидата наук, защищены ряд магистерских диссертаций.

Все теоретические разработки выполнены автором лично. В работе использованы экспериментальные материалы, полученные автором лично.

Научные предпосылки формирования высокопродуктивных агроландшафтов Согласно современному представлению, агроландшафт выполняет средообразующие, ресурсосодержащие и ресурсовоспроизводящие функции [38]. Мерой возможного выполнения агроландшафтом этих функций является природно-ресурсный потенциал, частными составляющими которого являются: биотический, водный, минерально-ресурсный, строительный, рекреационный, природоохранный и самоочищения. Агроландшафт как многоструктурная система представлена геологической, геохимической, экологической и биотической структурами. Взаимодействие этих структур обеспечивает реализацию ресурсовоспроизводящей функции агроландшафта. Энергетическая, деструктивная, концентрационная, транспортная и другие функции синтезируются в средообразующей функции. Функционирование агроландшафта обеспечивают круговорот веществ, знание которого необходимо для оценки техногенных воздействий на природные системы. Для описания круговорота веществ и энергии в агроландшафтах используют законы Ньютона, Фурье, Ома, Фика, Дарси, Шези. К фундаментальным законам природы относятся также законы сохранения вещества, энергии, количества движения.

Процессы тепломассопереноса можно описать с помощью систем дифференциальных уравнений (таблица 1.1.1.).

Таким образом, ландшафт рассматривается как многофункциональное образование, пригодное для выполнения разного вида деятельности, но выбор исполняемых функций должен соответствовать его природным свойствам, ресурсному потенциалу [39].

Различные аспекты ландшафтного подхода к организации и природообустройству геосистемы (деятельно-техно-природной системы) Таблица 1.1.1. - Описание круговорота веществ в техноприродных системах п/п Передвижение почвенной влаги и подземных вод Теплопередача по вертикали 10. Движение солей 12. Передвижение тяжелого металла в почве, в подстилающем ее аэрированном слое горных пород и в подземных освещены в фундаментальных работах В.В.Докучаева, А.Н.Костякова, В.И.

Вернадского, Н.И.Вавилова.

В последние десятилетия, в результате усиления антропогенного пресса на ландшафты, как по уровню интенсивности прямого техногенного воздействия, так и по качественному расширению ассортимента ксенобиотиков, оказались нарушенными механизмы саморегуляции, своеобразный «иммунитет» ландшафтной сферы как единого целостного организма [14, 97, 100].

Чем больше природный ландшафт преобразован человеком, тем сильнее негативные явления нарушают структуру агроландшафта и тем больше требуется вложения дополнительной энергии для сохранения его устойчивости и продуктивности [9]. Различные нарушения ландшафтов происходят по направлению: «воздействие – изменение – последствие»[38]. Особое внимание концентрируют на ресурсовоспроизводящих функциях агроландшафта.

Воздействие – определяющий фактор в анализе ситуации и прогноза. Изменения и последствия рассматривают как отклик на воздействия, как средство по выявлению характера и особенности воздействия. Предел воздействия должен обеспечивать саморегуляцию и природосберегающее антропогенное управление.

Чаще всего отсутствие адаптивного (приспособительное к условиям природной среды) хозяйствования, нарушение предела вмешательства в природу приводит к деградации ландшафтов. Процесс деградации аграрных ландшафтов России, наблюдающейся на площади около 185 млн.га, проявляется в следующем: переувлажнено 25,6 млн.га, заросло кустарником и мелколесьем 10 млн.га, загрязнено тяжелыми металлами и радионуклидами млн.га, нуждаются в рекультивации 2,3 млн.га. Процессами опустынивания охвачено около 100 млн.га сельхозугодий, из них 52 млн.га относятся к дефляционно опасным, 1,7 млн.га – к подверженным дефляциям, 27,8 млн.гаподвержены водным эрозиям и 12,3 млн.га относятся к засоленным. Следовательно, деградационными процессами охвачены в той или иной степени большая часть агроландшафтов России. При этом потребность в орошении составляет 22-29 млн.га, в агролесомелиорации 100 млн.га [9].

Таким образом, основными последствиями антропогенной нагрузки на ландшафт являются: упрощение антропогенных ландшафтов, понижение почвенного плодородия в результате постоянного отчуждения биомассы, загрязнения почв и грунтовых вод вносимыми компонентами, эрозия почв и т.д.

Высокая неоднородность природных ландшафтных образований, воздействие на них негативных процессов, вызванных хозяйственной деятельностью человека, затрудняет определение природно-ресурсного потенциала [195].

Произошедшие в стране изменения, связанные с разрушением государственной монополии на природные ресурсы, привели к кардинальным переменам в области политики природопользования и обуславливают необходимость развития новых методов и подходов, обосновывающих земле – и водопользование [115, 124, 126, 131].

До настоящего времени водные мелиорации остаются мощным инструментом регулирования мелиоративных режимов, однако в виду того, что водная мелиорация сопровождается ускорением геологического круговорота воды и питательных веществ, снижением скорости биологического круговорота, а также падением качества сельскохозяйственной продукции, не удатся избежать скачкообразного «переключения» мелиорируемой системы из одного стационарного состояния в другое (тригерное свойство открытых систем), которое имеет качественно низкий уровень [9]. Требуется поиск новых путей создания устойчивых, экологически безопасных агроландшафтов.

В связи с этим прорабатывается возможности формирования агроландшафтов с развитой системой саморегулирования, обеспечения целенаправленного регулирования мелиоративного режима непосредственно с помощью естественных сил природы.

Одним из путей снижения техногенного пресса на агроландшафты, сохранения и повышения их продуктивности является решение задач природно-техногенной совместимости.

Для определения пригодности земель под те или иные виды использования (пашня, сенокос, пастбище и др.) в России находит применение экспертная система LAND, которая основана на рейтингах свойств по 16 показателям [194]: 1) рельеф; 2) контурность; 3) окультуренность; 4) дренированность; 5) увлажнение; 6) слитность почв; 7) грунтовые воды; 8) эрозионная опасность; 9) степень эрозии; 10) уклоны; 11) мощность почвы; 12) механический состав; 13) каменистость; 14) карбонатность; 15) засоление; 16) оглеение.

Для целей оценки потребностей в орошении и осушении созданы специальные программные системы INDEX и DRAIN.

Программа PLAN предназначена для определения пригодности земель под производство сельскохозяйственных культур [195]. При решении этой задачи производится оценка каждого контура с позиции пригодности его под возделывание конкретной культуры. Система признаков, на основании которой производится оценка земель, отнесенных к той или иной категории пригодности, включает следующие показатели: глубина залегания плотных пород, крутизна склона, степень эродированности, степень оглеения, кислотность (pH), гранулометрический состав почв, обеспеченность теплом.

Всем градациям этих показателей присваиваются рейтинги, отражающие требования конкретной с/х культуры к условиям среды обитания. Высокое значение рейтинга указывает на высокий уровень обеспечения условий произрастания соответствующей культуры. Низкий рейтинг свидетельствует о том, что среда обитания не отвечает требованиям культуры и возделывание е на данной территории, нецелесообразно, или даже невозможно. Данный метод может применяться в режиме консультации на любых стадиях планирования размещения культур.

Одним из наиболее эффективных инструментов рационального природопользования является ландшафтное планирование, получившее широкое применение в европейских странах, особенно в Германии [36, 162].

Его использование позволяет наиболее полно учитывать природную специфику, уникальность ландшафтов, экологическую значимость его компонентов, динамику развития, устойчивость к антропогенным воздействиям и устанавливать экологоприемлемые режимы природопользования, максимально гармонично вписывать хозяйственную деятельность человека в природный ландшафт в соответствии с природно-ресурсным потенциалом.

Рост производства продукции растениеводства в настоящее время в основном обеспечивается за счет применения интенсивных технологий возделывания. Эти современные технологии характеризуются ярко выраженной техногенностью, химической направленностью. Применение гербицидов, пестицидов и химических регуляторов роста остро ставит проблему генетической и экологической безопасности как для выращиваемых культур, так и для окружающей среды и человека. Ухудшение адаптационной способности продуцентов объясняется чаще всего тем, что химическое загрязнение среды, которое происходит повсеместно, преобразуя внутреннюю среду организма, являющегося своеобразным живым электролитом и термодинамической системой, изменяет его магнитно-электрические и энергетические свойства, активность белков, генетический аппарат клеток и т.п. К сожалению, таким образом, техногенные факторы, вызывающие разного рода загрязнения окружающей среды, изменили не только многосвязность и естественный ход экзогенных ритмов (изменение внешних условий) но и адаптивные возможности организмов, то есть разрушили их эндогенные природные ритмы [119,120]. В связи с этим важное значение приобретают исследования, направленные на повышение эффективности использования генетических, почвенно-климатических ресурсов, техногенных факторов, совершенствование и развитие системы нормирования техногенных воздействий [100]. В условиях техногенеза важной задачей, имеющей как функциональное, так и теоретическое значение, является мониторинг, обеспечивающий своевременное выявление изменений состояния геосистемы, которое оценивается соотношением структурно-функциональных параметров, характеризующих интенсивность и направленность трансформации вещественно-энергетических потоков.

1.2 Система мониторинга ландшафтных образований Исходя из конкретных целей и задач изучения и эксплуатации агроландшафтной структуры будут обусловлены его анализ и идентификация.

Согласно теории потенциальной эффективности сложных систем, каковыми являются агроландшафты, анализ любой сложной системы начинают с разделения е на внешнюю среду и саму систему. Это положение сразу же нацеливает на необходимость раздельной количественной оценки с одной стороны, агроэкологических факторов по их потенциальной пригодности для использования продуцентами, а с другой- количественной оценки потенциальных способностей продуцентов использовать агроэкологические факторы (ресурсы) [14, 93, 94, 104, 105, 113, 180].

Агроэкологический и мелиоративный потенциал агроландшафтов, а также е потенциальные плодородия можно количественно установит на единой методической основе и численно выразить в одних и тех же энергетических единицах [185].

Агроклиматический потенциал (Аn) определяется выражением [185]:

где W - количество фотосинтезной энергии, приходящей на поверхность земли за дискретный промежуток времени;

Коф – коэффициент оптимальности фактора, находящегося в данmin ный дискретный промежуток времени в относительном минимуме;

n- номер дискретного промежутка времени.

Если в число коэффициентов оптимальности включить коэффициенты, учитывающие влияние свойств почв на скорость ассимиляции, то используя выражение (1.2.1.) можно определить потенциальное плодородие земли.

Мелиоративный потенциал земли (Mn) в отношении данного продуцента по любому из климатических факторов или свойству почвы можно определить по выражению [185]:

Коф.m –коэффициент оптимальности мелиорируемого (улучшаемого) фактора (свойства почвы) в дискретный промежуток времени;

Коф.min2- коэффициент оптимальности фактора (свойства) почвы, находящегося во втором относительном минимуме (после мелиорируемого).

Для оценки продуктивности и устойчивости агроландшафта разработана программа в среде программирования Delphi, в основу которой легли предложенные профессором Шабановым В.В. математические модели зависимости продуктивности растений от условий среды [12,219].

Большим разнообразием отличается перечень примов для оценки продуктивности агроландшафтов [28, 145, 157, 192, 231]. Однако в отрасли отсутствует эффективная и унифицированная технология оценки продуктивности агроландшафтов, ровно, как и нормативные материалы, регламентирующие выполнение процедур указанной технологии, что объясняется сложностью многообразия внешних и внутренних связей агроландшафтной системы.

Важным звеном в проведении научных исследований и практической реализации полученных результатов можно считать применение космоснимков, других результатов дистанционного зондирования для целей решения задач ландшафтного планирования, зонирования территорий, мелиорации, агроэкологической оценки культурных ландшафтов [124].

Наиболее адекватным описанием состояния агроландшафтов является схема, действующая по типу: компонент – состояние – воздействие – отклик изменение состояния [3]. Такой подход является эквивалентным формализации процесса оценки и прогнозирования состояния компонентов агроландшафтов. При этом для характеристики состояния компонентов и агроландшафтов в целом достаточно оценить некую группу их свойств, которые являются системообразующими факторами. Количественные оценки системообразующих факторов служат интегральными показателями, характеризующими основные свойства и состояние агроландшафтов. При оценке динамики состояния компонентов агроландшафтов наиболее существенны связи (модели) между интегральными показателями и средообразующими (природными и техногенными) факторами. При оценке же динамики состояния агроландшафтов в целом наиболее существенны уже связи (модели) между отдельными компонентами [13].

Для ведения наблюдения за экзогенными процессами в горных и предгорных ландшафтах выделены основные, взаимосвязанные аспекты мониторинга [Тимофеенко Е.П., 2007]: геологический, гидрологический, геофизический, горно-геометрический, геохимический, аналитический и технологический. Комплексное изучение всех этих аспектов и создание логически структурной схемы мониторинга во многом сдерживается рядом объективных и субъективных факторов, в том числе отсутствием высококачественной топоосновы, цифровых моделей местности, отсутствие мобильных групп специалистов по инструментальному наблюдению за экзогенными процессами и т.д.

Оперативный мониторинг с использованием системы ГЛОНАС в увязке со специальными программами обработки информации типа CREDO (или аналогов) позволит прогнозировать развитие экзогенных процессов во времени и пространстве и принимать адекватные развитию технологические решения по снижению функции риска от их последствий.

В отличие от косных (неживых) систем, агроландшафты обладают определенным гомеостазом – относительным постоянством внутренней среды.

В связи с этим при переводе их на более высокий энергетический уровень возникает несколько проблем. Первая из них - как преодолеть сопротивление внутренней среды системы, как перевести гомеостаз с меньшими затратами на более высокий уровень, не разрушая в то же время устойчивость. Вторая проблема как повысить окупаемость указанных затрат усилением ресурсовоспроизводящего процесса. Третья проблема – как уменьшить рассеяние (диссипацию) энергии и вещества при этом, увеличивать ассимиляционную и адсорбционную способность агроэкосистем, т.е. как снизить отрицательные экологические последствия антропогенного введения в биогеоценоз дополнительных стимулирующих доз вещества и энергии [119, 120].

Таким образом, первым моментом и основным принципом стабилизации биосферы и биогеоценозов на более высоком энергетическом уровне в интересах человечества и биосферы является получение наиболее полной информации об окружающем мире и своей связи с ним. На основе этого человечество должно адаптировать к ним свои средства производства: комплексные технологии, биологические виды, сорта, породы, машины и т.д [100].

Имеющийся арсенал технологических приемов и способов, созданный сельскохозяйственной наукой и многолетней практикой земледелия направлен на решение задач оптимизации и соответственно интенсификации и стабилизации ресурсовоспроизводящих процессов в агроландшафтах. Эти приемы не являются равнозначными по степени своего влияния на продуктивность. Но каждый из них может оказаться решающим, если он будет направлен на преодоление ограничивающего действия одного или нескольких факторов среды, находящихся в минимуме.

Решению проблемы стабилизации ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафта посвящены работы Н.Ф.Федорова, И.С.Шатилова, А.Н.Каштанова, М.М.Камшилова, А.С.Образцова, А.С.Жученко, В.И.Кирюшина, И.П.Айдарова, А.В.Захаренко, А.И.Голованова, М.С.Григорова, А.Д.Гумбарова, Е.В.Кузнецова, Н.Г.Ковалева, И.В.Кобозева, Ю.А. Свистунова, И.И.Свентицкого, О.Д.Сиротенко и др.

Таким образом, известные технологические, мелиоративные и другие приемы и способы являются элементами регулируемого земледелия.

Главной же задачей регулируемого земледелия в соответствии с его основными законами является корректировка природных процессов и условий, их изменение в соответствии с требованиями генотипов сортов возделываемых продуцентов в пределах их нормы реакции для получения необходимых эффектов. Затраты на такое регулирование- это цена, и довольно значительная, за недостаточную эффективность селекционных работ, а также за интенсификацию и все возрастающие объемы производства продукции земледелия [221].

Состав и количество приемов и способов, применяемых в решении задач регулирования ресурсовоспроизводящих процессов, меняется в зависимости от агроэкологических, природно-экономических условий, от уровня технической оснащенности и т.д.

В этой связи проведена разработка технологической схемы, позволяющей построить систему моделей и операций, входящих в общий технологический процесс принятия решений.

Переход к «биологизации» технологий, т.е. максимального согласования их с биологическими требованиями продуцента, к стратегии адаптивной интенсификации растениеводства, предусматривает более дифференцированное и комплексное использование генетических, природных ресурсов и техногенных факторов для обеспечения устойчивости роста продуктивности, ресурсосбережения и экологической безопасности [95-97, 148, 238].

Как известно, при воздействии неблагоприятных факторов у продуцентов в ходе продукционного процесса нарушается обмен веществ, снижается интенсивность биосинтеза, особенно белка и РНК, структурно изменяются клетки, мембрана и протоплазма, что приводит к снижению адаптационных способностей [122] (таблица 1.3.1).

Таблица 1.3.1. Изменение физиологических параметров у продуцентов тканях Активность воды в клетке падает падает падает падает Осмотический потенциал Функциональная активность ДНК снижается снижается снижается снижается римых белков Синтетические реакции подавлены подавлены подавлены подавлены Поглощение ионов кор- подавлено подавлено подавлено подавлено нями Транспорт веществ подавлен подавлен подавлен подавлен Концентрация пигментов падает падает падает падает В многолетних исследованиях коллекции продуцентов по единой программе получены данные по реакции продуцентов на засуху, засоление, высокие и низкие температуры. Характерной особенностью адаптации продуцентов, например, к засухе и засолению является резкое возрастание в них осмотического потенциала, при засухе за счет повышения в клетках концентрации органических соединений, а при засолении – путем аккумуляции ионов солей из внешней среды [123] (таблица 1.3.2).

Сопоставление результатов ряда экспериментов, по влиянию химических аналогов фитогормонов и электромагнитных излучений на гормональный статус продуцентов, ростовые, формообразовательные процессы и продуктивность растений констатирует также однотипность их ответных реакций при воздействии химическими и физическими факторами. Данные сравнительного анализа растительных объектов по ряду обобщенных биологических тестов также свидетельствуют о качественном сходстве эффектов при действии разнообразных физических и химических факторов, используемых в небольших дозах [123].

Несмотря на генетическую детерминированность, ростовые процессы в значительной мере модифицируются под влиянием различных факторов.

Не изменяя генетическую информацию растительных объектов, но повышая активность генома, стимулирующие дозы физических факторов и фиторегуляторов активизируют ростовые и формообразовательные процессы и увеличивают продуктивность [201].

При наличии специфичности действия фактора на определенном уровне организации организма почти одновременно проявляются многочисленные неспецифические реакции, функциональная значимость которых сразу же становится решающей.

Внутри и межклеточные системы регуляции процессов функционируют во взаимодействии, которое организовано в виде регуляторных контуров. Их образование является следствием реакции на внешние воздействия, Таблица 1.3.2. Результаты тестового контроля физиологических параметров продуцентов ал клеток клетке рации пирации соответствии с нормой реакции у продуцентов. Одной из функций этих контуров является восприятие сигналов рецепторами и преобразование их в сигналы второго порядка, индуцирующие экспрессию генов и активацию физиолого-биохимических процессов на уровне регуляторных механизмов клетки [123, 254].

Способы воздействия физическими факторами на семена и продуценты для активации биологических процессов и повышения продуктивности основаны на том, что большая часть физиологических процессов в живом организме сопровождается электромагнитными явлениями, среди которых значительную роль играют биоэлектрические потенциалы, генерируемые в процессе жизнедеятельности и отражающие физиологическое состояние организма. Следовательно, воздействуя физическими факторами на эти потенциалы, можно управлять процессом функционирования продуцентов.

Из анализа научной литературы, в особенности работ В.И.Вернадского А.Р.Константинова [125], И.С.Шатилова [221], И.В.Кобозева [120], и др. можно сделать вывод, что без оптимизации ресурсовоспроизводящего процесса в агроландшафтах невозможно решить вопросы сохранения биосферы с сопутствующими условиями, пригодными для существования человека.

При этом подчеркивается определяющая роль оптимизации в решении проблемы стабилизации и интенсификации ресурсовоспроизводящего процесса, уменьшении диссипации энергии и вещества, максимального использования потенциальных, адаптивных возможностей продуцентов [119].

Основные принципы оптимизации заложены в идеях об адаптивном ведении сельского хозяйства, в особенности в концептуальных основах адаптивного ландшафтно-зонального земледелия, изложенных в трудах А.А.Жученко [95, 97], В.И.Кирюшина [114, 115] и др., создания концептуальных моделей оптимизации функционирования агроэкосистемы на основе учета всей совокупности природных и социально-экономических факторов и ограничений, а также прогноза дальних экологических последствий, создания замкнутых биогеохимических и производственных циклов, обеспечения функционально-структурного многообразия (мозаичности) [111].

Принципы стабилизации ресурсовоспроизводящего процесса могут быть выражены через равенство[120]:

т.е. для того, чтобы стабилизировать ресурсовоспроизводящий процесс агроландшафта, сорта или гибрида Yv, необходимо увеличить диапазон положительных реакций R на действие факторов, снизить изменчивость I, увеличить период устойчивого функционирования t. Формула (1.3.1) показывает, что стабилизация ресурсовоспроизводящего процесса достигается через ее интенсификацию, причем постоянную. А для стабилизации энергетической эффективности использования того или иного техногенного фактора интенсификации необходимо дозу последнего оптимизировать к ритмам окружающей среды и свойствам продуцентов [98,111,148].

Из формулы (1.3.1.) вытекает также, что целевыми характеристиками функционирования ресурсовоспроизводящего процесса являются параметры реакции изменчивости и устойчивости.

Согласно Мак-Артуру [98], разнообразие системы и ее стабильность взаимосвязаны, причем стабильность системы можно выразить через ее сложность, то есть информационную функцию Н, являющейся мерой информации, получаемой при реализации исследуемого состояния системы. В общем случае стремление к упорядочению всегда свойственна развивающемуся биоценозу [159].

1.4 Методологические основы обеспечения устойчивого, безопасного функционирования агроландшафтов Актуальной проблеме разработки биосфеосовместимых систем, технологий, машин, устройств, необходимых для обеспечения эффективного и экологически безопасного регулирования ресурсовоспроизводящих процессов в агроландшафтах посвящены работы Н.Е.Жуковского, А.И.Лурье, Б.Б.Шумакова, А.Л.Иванова, В.В.Кузнецова, А.У.Бугова, Э.Н.Молчанова, С.В.Оськина, Ю.А.Царева, В.П.Коваленко, В.С.Курасова, В.В.Репина, Н.Ф.Реймерс, В.В.Шабанова, Н.И.Балакай, Н.Я.Бездниной, Н.П.Буниной, Ю.М.Семенова, М.М.Федорова, Л.А.Шомахова, С.В.Микони и др.

Методологическим фундаментом проекта обеспечения устойчивого равновесного функционирования агроландшафтов с использованием современных технологий являются ограничения гуманитарного и экологического характера, отвечающие [100]:

- современной диалектической модели, обеспечивающей гармоническое развитие природных систем и человеческого общества, то есть коэволюцию;

- основным законам термодинамики – закону сохранения массы и энергии и принципу стабильности;

- фундаментальным законам экологии – единства организма и среды, равнозначности всех условий жизни, совокупного действия факторов и другие.

Также в основу разработки методологии обоснования ФАТ заложены:

- ландшафтный подход к организации и природообустройству геосистемы (деятельно-техно-природной системы), отвечающей ноосферной модели агроландшафта, в рамках которой человек является активным его созидателем [29,111,203];

- идеи и методы социоприродного подхода, позволяющего описать, систематизировать и понять совокупность природных процессов с учетом конкретной хозяйственной деятельности на трансформируемых агроландшафтах [3,39,127].

В основу концепции ФАТ заложен комплексный ландшафтномелиоративный подход к организации, обустройству и управлению территорией как в период пространственной дифференциации и трансформации, так и в период формирования и становления нового поколения агроландшафтов как целостных природно-антропогенных образований со сложной внутренней организацией, обладающей определенным сочетанием изменчивости и устойчивости.

Важным условием устойчивого функционирования агроландшафтов является также проявление научного подхода при принятии решения по выбору защитных мер для предотвращения возникновения и развития деформационных процессов при негативных воздействиях.

Вопросами защиты ландшафтных образований от негативных воздействий занимались: В.С.Алтунин, П.Ф.Андрюшенко, Б.В.Виноградов, К.Ф.Артамонов, Н.П.Розанов, Г.В.Железняков, И.С.Румянцев, В.А.Лихачев, В.И.Ольгаренко, С.В.Яковлев, Ю.П.Поляков, В.С.Лапшенков, К.Н.Анахаев, З.Г.Ламердонов, Т.Ю.Хаширова и др.

Проведенные исследования показали, что в настоящее время необходимо продолжить дальнейший поиск более эффективных вариантов технических решений защитных сооружений, определения их адаптивного потенциала.

Главной основополагающей целью реализации ФАТ является обеспечение перехода от стратегии ресурсного подхода и основанного на ней экономического роста к стратегии решения проблем ресурсов и экономического роста с позиции биосферно-экологического подхода, опирающегося на коэволюционное развитие общества и природы.

В настоящее время обозначены современные тенденции и перспективные направления развития АПК: поставлены актуальные задачи рационального использования и охраны водных, почвенных ресурсов; научного обеспечения управления агроландшафтами; определены перспективы развития научнометодического обеспечения земледелия; инновационные направления совершенствования технологий возделывания сельскохозяйственных культур; концепция формирования организационно-экономического механизма управления технологическим развитием растениеводства; выявлены актуальные проблемы социально-экономического развития Северо-Кавказского федерального округа Российской Федерации.

В 2013 году разработана и утверждена государственная программа «Охрана окружающей среды в Кабардино-Балкарской республике на 2013годы», включающая республиканские целевые программы: «Развитие водохозяйственного комплекса КБР в 2013-2020 годах» и «Организация управления отходами в КБР на 2013-2025 годы», а также ряд подпрограмм: «Охрана атмосферного воздуха», «Мониторинг состояния недр по территориальной сети наблюдения», «Повышение эффективности использования водных ресурсов», «Поддержка и развитие особо охраняемых природных территорий региональнго значения КБР», «Экологическое образование, воспитание и просвещение населения в КБР».

Эффективная реализация обозначенных приоритетных направлений возможна только в условиях наличия достаточного инновационного ресурса.

Заключение. Существующая система эксплуатации агроландшафтов приводит к постепенному подавлению средообразующих, ресурсосодержащих и ресурсовоспроизводящих функций, саморегулирующих способностей агроландшафтов.

В этих условиях, для поддержания заданной продуктивности агроландшафтов, возникает необходимость постепенного повышения доли техногенной энергии, что приводит в свою очередь к упрощению функций агроландшафтов и соответствующей их деградации.

Основная рабочая гипотеза. В условиях вс возрастающего техногенеза – постоянного увеличения доли техногенной энергии для поддержания потенциала продуктивности агроландшафтов, главное и первостепенное значение приобретает разработка и внедрение биосфероприспосабливающихся и биосферосовместимых систем, технологий, машин, устройств, составляющих основу управления ресурсовоспроизводящими процессами в агроландшафтах.

Обеспечение адаптивного регулирования, интенсификации ресурсовоспроизводящих процессов может создать необходимые условия для восстановления и стабилизации саморегулирующих способностей, восстановления и развития основных функций агроландшафтов.

1. Создать необходимые методологические основы для перехода от «фрагментарного» управления функционированием агроландшафтов к наиболее рациональному «системному» управлению.

2. Установить пороги биосферообусловленности и биосферосовместимости систем, технологий, машин, устройств, совокупное применение которых способно обеспечить функционирование агроландшафта в заданных для этого режимах.

3. Провести исследования динамики продукционного процесса ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта, как основного механизма формирования основного выходного продукта агроландшафта и на базе этих исследований предложить структурно-функциональную и технологическую схему мониторинга ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта.

4. Разработать функциональную и технологическую схемы структурного, конструктивного и адаптивного преобразования систем, машин, устройств и т.д. с целью повышения их потенциала биосферосовместимости.

5. Разработать имитационную динамическую модель для прогнозирования и принятия решений в аномальных ситуациях.

6. Разработать функционально - адаптивную систему управления технологическими процессами в агроландшафтах.

7. Разработать эффективные средства защиты агроландшафта от аномальных явлений.

2. Теоретические и методологические основы адаптивной интенсификации ресурсовоспроизводящих процессов в агроландшафтах 2.1. Системное представление агроландшафта как объекта Агроландшафт – сложный и многофакторный объект, требующий для эффективного управления системного подхода. Проблему системного анализа агроландшафта, можно рассматривать в трех аспектах. В первом аспекте элементы функциональной системы агроландшафта сами в свою очередь, являются системами более низкого порядка, чем агроландшафт. Во втором аспекте агроландшафт есть элемент более высокого порядка – региона. В третьем аспекте агроландшафт имеет горизонтальные связи с другими системами или подобными ландшафтами.

Будем рассматривать систему в первом аспекте. Элементы такой системы в процессе взаимодействия создают некоторый определенный эффект.

На рисунке 2.1.1 показана структура функциональной системы агроландшафта и определены е основные элементы. При этом каждый элемент рассматривается как система более низкого уровня организации, чем агроландшафт, где элементы агроландшафта тесным образом взаимодействуют друг с другом.

Одним из основных принципов формирования динамической системы агроландшафта является модульность е состава, что обеспечит возможность расширения состава элементов системы без е перестройки. Стартовым модулем в динамической системе агроландшафта должен быть модуль оценки взаимосвязи элементов. Наличие такого модуля дат возможность обработать и оценить состояние факторов, влияющих на результат функционирования агроландшафта. С одной стороны оценка факторов дат возможность ставить реальные цели и режимы обеспечения функционирования агроландшафта. Также появляется возможность изменить потенциальную угрозу неблагоприятного развития событий.

Динамическая функциональная система агроландшафта Рисунок 2.1.1 –Структура общей динамической функциональной системы агроландшафта Аграрный ландшафт (агроландшафт) - это территориальная система, состоящая из взаимодействующих природно-антропогенных компонентов, обеспечивающих получение сельскохозяйственной продукции, обычно агроландшафт формируют на основе природного ландшафта с учетом рельефа местности и почвенно-климатических особенностей [9, 28, 97, 100].

В определении понятия «агроландшафт» до настоящего времени у ученых нет единого мнения, между тем, существующие определения требуют дальнейшего углубления и конкретизации. При определении агроландшафта следует учитывать:

- его неразрывную эволюционно-генетическую связь с географической ландшафтной сферой;

- роль эволюции антропогенного воздействия на агроландшафт, в значительной степени определяющей историческую составляющую его генезиса;

- эколого-экономическую, энерго-информационную и социальноэстетическую значимость агроландшафта.

С этих позиций предлагается следующее определение [100]: агроландшафт – это исторически сложившаяся антропогенно трансформированная для сельскохозяйственного использования геосистема, формируемая с целью наиболее эффективной и экологически безопасной эксплуатации природных и антропогенных ресурсов для производства экономически и социально обусловленного количества и качества сельскохозяйственной продукции и создания социально культурной и духовной среды для гармоничного развития личности.

Концепция современного агроландшафтоведения формируется на основе синтеза знаний в области земледелия, агроэкологии, почвоведения, мелиорации, землеустройства, географического ландшафтоведения, блока социологических и других наук. Агроландшафт в первом приближении можно рассматривать как иерархическую структурно-функциональную систему (рис.2. 1.2).

Исходя из конкретных целей и задач изучения и эксплуатации агроландшафтной структуры будут обусловлены его анализ и идентификация.

Рисунок 2.1.2 - Структурно-функциональная схема агроландшафта С появлением новых, более совершенных ландшафтоориентированных, адаптивных систем земледелия, современных агротехнологий, принятая в географическом ландшафтоведении генетико-морфологическая структура ландшафтов будет нуждаться в трансформации в более простую производственно ориентированную структуру. Ниже представлен один из таких возможных трансформированных структур [100] рис.2.1.3.

При формировании высокопродуктивных агроландшафтов предлагается учитывать ряд концептуальных принципов (рис.2.1.4).

Стратегия формирования высокопродуктивных агроландшафтов заключается в адекватной оценке их полифункциональных возможностей и приведении в соответствие с их уровнем системы эксплуатации агроландшафта, а не наоборот как это происходило до последнего времени.

Природные ландшафты являются целостными образованиями со сложной внутренней организацией и пространственной дифференциацией, обладающей определенным сочетанием состояния, реакции, изменчивости и устойчивости.

С теоретических и практических позиций большое значение приобретает адекватная оценка состояния агроландшафта. Под категорией состояния агроландшафта следует понимать его способность к системной реализации природных (эволюционных), социальных и других антропогенно обусловленных функций в определенный момент (промежуток) времени [100].

Состояние агроландшафта оценивается соотношением структурнофункциональных параметров, характеризующих интенсивность и направленность трансформации вещественно-энергетических потоков. С этих позиций весьма важной характеристикой состояния агроландшафта является его устойчивость, то есть способность в определенный момент (промежуток) времени сохранять функциональную стабильность, обеспечивающую реализацию природно-антропогенной стратегии развития системы.

Земли сельскохозяйственного Земли несельскохозяйственного Рисунок 2.1.3 - Элементы горизонтальной структуры агроландшафта [100].

Существенный вред продуктивности и устойчивости агроландшафтов наносится там, где их функциональное назначение научно не обосновано, отсутствует адаптивное (приспособленное к условиям природной среды) хозяйствование и нарушены пределы вмешательства в природу, предел воздействия должен обеспечивать саморегуляцию и природосберегающее антропогенное управление [9,14].

Предусматривает Предусматривает Предусматривает Предусматривает Предусматривает Предусматриудобство и опера- адаптацию систе- разработку ком- приоритет грави- соответствие вает формитивность эксплуа- мы эксплуатации плекса мероприя- тационно замкну- территориальной рова-ние зон ной инфраструк- стям ландшафтной мации агроланд- плекса денудаци- законодательным воспитания туры (дороги, ле- территориальной шафтом входящих онных транзит- нормам прежде Рисунок 2.1.4 - Концептуальные принципы формирования высокопродуктивных агроландшафтов Если не соблюдать эти принципы, то в процессе эксплуатации культурные агроландшафты переходят в акультурные (рис.2.1.5).

Рисунок 2.1.5 - Стадии перехода от культурных ландшафтов к деградированным.

От территориальной организации ландшафта в значительной степени зависит его устойчивость:

1. С увеличением площадей сельхозугодий уменьшается экологическое разнообразие ландшафта и ухудшается качество водных ресурсов вследствие поступления в них биогенных веществ интенсивно используемых территорий, понижение почвенного плодородия в результате постоянного отчуждения биомассы, загрязнение почв и грунтовых вод вносимыми удобрениями, эрозия почв.

2. Чтобы поддерживать равновесие между продуктивностью агроландшафта и его устойчивостью, необходимо формировать в пределах агроландшафтов оптимальное соотношение полевых, лесных, луговых и других видов угодий, так как от структуры и соотношения земельных угодий зависит интенсивность круговорота биогенных веществ. Так для склонового типа местности рекомендуется следующее соотношение между пашней, лесом и сенокосом: 64, 6,8 и 29,2%, соответственно, а для равнинных территорий это соотношение имеет вид 83, 6 и 11% [146].

Ресурсовоспроизводящая система включает ряд определенных процессов [33,42,92,95,111].

На эти процессы накладываются и другие процессы экзогенного характера, прямо или косвенно принимающие участие в ресурсовоспрозводящем процессе агроландшафта.

На основе обобщения и анализа многолетних экспериментальных данных по этой проблеме выделены 11 основных особенностей ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта, согласованных с положениями, приведенными в [149].

Как принято, анализ любой сложной системы начинают с разделения ее на внешнюю среду и саму систему. Это положение сразу же нацеливает на необходимость раздельной количественной оценки с одной стороны, агроэкологических факторов по их потенциальной пригодности для использования продуцентами, а с другой – количественной оценки потенциальных способностей продуцентов использовать агроэкологические факторы (ресурсы) [14,93,94,104, 105,113,180].

Установление адекватного отражения действия разных факторов, описания свойств явления или процесса связано с необходимостью организации и проведения соответствующих исследований. Роль такого описания играет модель, однако, без проведения натурных исследований нельзя решить задачи идентификации модели и ее адаптации к многообразию агроэкологических и других условий. Таким образом, цель исследований ресурсовоспроизводящего процесса состоит в установлении обратных связей посредством повышения информативности данного процесса, установлении количественных характеристик состояния, реакции, изменчивости и устойчивости при совокупном действии перечисленных выше и других факторов.

Следующий этап анализа состоит в выявлении главного свойства системы, для чего в первую очередь определяют целенаправленность или «цель»

анализируемой системы. Согласно основам системного анализа структурная организация и функционирование любой системы подчинены какой-то «цели», без целенаправленной же структурной организации система не может существовать [159]. Специальные исследования выявили, что ресурсовоспроизводящие системы имеют биоэнергетическую целенаправленность [18,133].

Согласно теории потенциальной эффективности сложных систем следующий этап анализа сложной системы заключается в разработке простой модели потенциально эффективного типа, учитывающей только главное свойство системы и сознательно не принимающей во внимание все другие свойства. Такая модель необходима для количественной оценки, с одной стороны, потенциальной эффективности агроэкологических условий в отношении главного свойства, а с другой – потенциальной способности ресурсовоспроизводящей системы в отношении этого свойства [185,199].

Функционально-адаптивный принцип управления ресурсовоспроизводящими процессами предполагает переход к научно-технологическим, инновационным методам повышения продуктивности агроландшафтов, что носит комплексный характер (рис. 2.1.6).

Наряду с развитием научных и технологических аспектов восстановления поврежденных компонентов агроландшафтов приоритетным направлением на современном этапе должен стать постепенный переход от минимизации ущерба природе к достижению гармоничного развития агроландшафтов, обладающих контролируемыми и управляемыми параметрами и свойствами.

Для разработки методологических и концептуальных положений стратегии обеспечения устойчивого, равновесного, безопасного функционирования агроландшафтов на функционально-адаптивной основе (рис. 2.1.7) были учтены положения Водного кодекса РФ, Земельного кодекса РФ, размещение агКонструирование продуктивных и дальнейше- продуктивнос- Предупреждение негативных последствий го повыше- ти агроландфункционирования агроландшафтов тивности Создание новых форм растений путем выделения мутантных клеток и сомаклональных вариаций в селективных условиях Рисунок 2.1.6 - Научно-технологические методы повышения ресурсовоспроизводящего потенциала агроландшафтов Концепции перехода РФ к устойчивому развитию, Государственной стратегии РФ по охране окружающей среды.

Гуманитарный и экологический императив в реализаМетодологичесции стратегии устойчивого ресурсовспроизводства в кая основа Концептуальная экономической и функциони- ресурсовос- жестких экоэнергетической рование агро- производяще- логических Переход к стратегии формирования высокопродуктивных агроЦель концепции Критерии концепции Устойчивое, безопасное, диверсифицированное агроландСтратегия Рисунок 2.1.7 - Методологический подход к стратегии устойчивого развития природопользования в агроландшафтах на функционально-адаптивной 2.2. Структурная организация и методология разработки и обеспечения функционирования системы повышения продуктивности и Претендуя на роль одного из базисных инноваций, ФАТ должен обладать соответствующими признаками системной организации т.е. реализация ФАТ связано с необходимостью использования совокупности средств и методов для осуществления диверсифицированного, целенаправленного регулирования ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафтов с целью повышения их потенциала, адаптивной интенсификации использования природно- антропогенной энергии, максимального проявления потенциальных возможностей продуцентов, как основных компонентов ресурсовоспроизводящей системы агроландшафтных образований.

На рисунке 2.2.1 представлена структурная схема ФАТ, включающая 10 основополагающих функциональных блока:

- блок ландшафтного зонирования и типизации;

- блок мониторинга ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафтов;

- блок формирования агроландшафтой инфраструктуры и системы защиты от негативных воздействий;

- блок оценки функционольно – адаптивного потенциала (ФАП) агроландшафтов, систем, технологий, устройств и т.п.;

- блок структурной, конструктивной и адаптивной «деформации» (преобразования) систем, технологий, машин, устройств и т.п.;

- блок выбора режима функционирования ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта;

- блок оценки функционально – адаптивных характеристик ресурсовоспроизводящей системы;

- блок формирования цифровых динамических модулей функционирующих компонентов ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта;

- блок управления ресурсовоспроизводящим процессом агроландшафта;

- блок контроля и корректировки функционирования ФАТ.

Совокупное взаимодействие обозначенных функциональных блоков должны обеспечить эффективное регулирование ресурсовоспроизводящих процессов в заданных режимах с целью создания необходимых условий для их стабилизации и адаптивной интенсификации.

Обеспечение рационального и экологически безопасного функционирования агроландшафтов связано с необходимостью принятия адекватных решений в постоянном режиме.

Блок формирования агро- Блок оценки функцио- Блок структурной, конст- Блок выбора режима ландшафтной инфра- нально-адаптивного по- руктивной и адаптивной функционирования реструктуры и системы за- тенциала агроландшаф- деформации (преобразо- сурсовоспризводящей щиты от негативных воз- тов, систем, технологий, вания) систем, техноло- системы Блок оценки функцио- Блок формирования циф- Блок управления ресурсо- Блок контроля и коррекнально-адаптивных харак- ровых динамических мо- воспроизводящим процестеристик ресурсовоспро- дулей компонентов ре- сом агроландшафта тировки изводящей системы Рисунок 2.2.1 - Структурная схема функционально – адаптивной системы регулирования ресурсовоспроизводящих Перечень природно-ресурсной, гидрометеорологической, агроэкологической, геоморфологической и другой информации, необходимой для адаптивной интенсификации функционирования агроландшафта предоставляется функционирующими геоинформационными системами, системами агроэкологического мониторинга ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафтов, информационно измерительными системами и т.д.

Система мониторинга с использованием ГИС технологий способен обеспечить выявление изменений состояния ландшафтов функциональных зон и выработку мероприятий по предупреждению и устранению негативных процессов, формирование необходимой информации для решения задач ландшафтного планирования, агроэкологических, технологических задач.

Для решения функциональных задач регулирования ресурсовоспроизводящих процессов агроландшафтов, из перечня природно-ресурсной и гидрометеорологической информации, предоставляемых центрами приема и обработки спутниковых данных, наиболее ценными являются карты радиационной температуры и влажности подстилающей поверхности.

Только совокупное привлечение данных дистанционных исследований и результатов длительных экспериментов (обладающих наибольшей полнотой информативности) по количественным связям в исторической перспективе могут дать исходный материал для системного анализа состояния ландшафтов, принятия оперативных и обоснованных решений по целенаправленному управлению ресурсовоспроизводящими процессами в агроландшафтах [194,195,198,237].

Пополнение необходимой информации для принятия оперативных и обоснованных решений по целенаправленному управлению ресурсосовоспроизводящими процессами производится в результате мониторинга ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта. Общая схема мониторинга представлена на рисунке 2.2.2.

Функционально- Ресурсовоспро- Ресурсовоспроиз- Ресурсовоспроизадаптивного по- изводящей сис- водящей системы водящей системы тенциала ресур- темы к уровням и ее компонентов, и ее компонентов Блоки формирования информационного обеспечения функционирования ресурсовоспроизводящей системы Функционально- Ресурсовос- Ресурсовоспроиз- Ресурсовоспроизадаптивного потен- производящей водящей системы водящей системы циала ресурсовос- системы к уров- и ее компонентов, и ее компонентов производящей сис- ням обеспечен- уровней обеспе- при разных уровтемы. Обеспеченно- ности, режимам ченности, режимов нях обеспести ресурсовоспро- функционирова- функционирова- ченности Рисунок 2.2.2 - Общая схема мониторинга ресурсовоспроизводящей Необходимыми техническими средствами автоматизации процесса сбора, накопления и обработки информации о ходе метеопараметров являются информационно-измерительные системы (ИИС) и ЭВМ.

Функциональную схему автоматизации данных процессов можно представить следующим образом (рисунок 2.2.3).

ПЭС НЦИ ЭВМ

Датчики Д1, Д2,…, Дn блока датчиков (БД) формируют электрические сигналы, которые поступают в блок преобразователей электрических сигналов в цифровые (ПЭС), далее, в течение пяти минут, в определенной последовательности производится запись преобразованной цифровой информации. Реализацию данной процедуры обеспечивает блок накопителя цифровой информации (НЦИ), после чего система автоматически отключается. Частота записи информации устанавливается через отдельный блоктаймер. По мере необходимости обработка накопленной информации производится на ЭВМ.

В информационную базу данных, также должны быть помещены упрощнные автономные схемы решения задач повышения ресурсовоспроизводящей способности на сублокальном (агроландшафтные функциональные земельные участки) и локальном (агроландшафты) уровнях с использованием альтернативных мероприятий, способов и т.п. Одна из таких возможных схем приведена на рисунке 2.2.4. Здесь также предусмотрены возможности внесения изменений, т.е. добавления новых или замены старых элементов.

По сути, данную схему можно использовать как систему поддержки принятия решений в автономном режиме на этапах становления или воссоздания агроландшафтов.

Расшифровка закодированных мероприятий, способов реализации информационной модели формирования высокопродуктивных агроландшафтов приведена в приложении 1. Информация, полученная с использованием обозначенных схем отправляется в общий информационный портал ФАТ.

Рисунок 2.2.4 – Информационная модель формирования высокопродуктивных агроландшафтов.

Расшифровка закодированных мероприятий приведены в приложении 1.

2.3. Систематизация функциональных зон природопользования Южные регионы России представлены устойчивыми ландшафтами лучшего и хорошего агропроизводственного качества с интенсивными и экстенсивными режимами их использования, малоустойчивыми ландшафтами среднего и ниже среднего агропроизводственного качества, а также ландшафтами, которые необходимо использовать в режиме сохранения. Последние объединяют неустойчивые ландшафты низкого и очень низкого качества, все особо охраняемые территории, экологически ценные, значимые ландшафты, миграционные коридоры, водохозяйственные зоны и другие. Отдельно выделяются участки для восстановления ландшафтов.

Согласно основам ландшафтного планирования можно выделить основные функциональные зоны: зона экономически целесообразного использования ландшафтов, зона адаптивного использования ландшафтов и зона использования ландшафтов в режиме сохранения, что позволяет наиболее полно учитывать природно-ресурсный потенциал, устойчивость и устанавливать наиболее экологоприемлемые режимы природопользования [129-131].

Для каждого ландшафтного образования определяются режимы природопользования, а также разрабатываются меры по оптимизации ландшафтов.

Такой подход позволяет сконцентрировать производство сельскохозяйственной продукции на мелиорируемых, наиболее продуктивных, рентабельных землях и в то же время сохранить природные и полуприродные ландшафты для поддержания экологического равновесия [36,162].

Рациональная структура землепользования определяется оптимальным соотношением интенсивно используемых, преобразуемых, охраняемых и природных территорий. Известно, что экологически устойчивой считается структура, если зона интенсивно используемых культурных ландшафтов составляет не более 52-65% от площади землепользования, зона преобразования – не более 10%; -зона охраняемых консервативных ландшафтов – не менее 20% и зона резерватов не менее 5% [143].

Для разработки же стратегии структурной перестройки природопользования в этих функциональных зонах необходимо решить следующие научные проблемы:

- дать прогноз изменений в распределении агроклиматических ресурсов, а также состояния ландшафтов в обозначенных зонах при различных стратегиях использования земель;

- разработать варианты размещения сельхозпроизводства в связи с меняющимися природными и экономическими условиями;

- определить долю земледелия в сельхозиспользовании функциональных зон с учетом состояния ландшафтов;

- разработать рациональные функционально-адаптивные земледельческие технологии с учетом особенностей каждого из функциональных зон и ландшафтов;

- определить ограничения того или иного вида использования ресурсов или воздействия на природные комплексы;

- разработать технологии сохранения ресурсовоспроизводящего потенциала агроландшафтов;

- разработать варианты размещения объектов природообустройства, ландшафтной инфраструктуры;

- разработать базовые инновационные технологии природообустройства и природопользования в ландшафтных образованиях.

В качестве подходящих мер во многих случаях могут быть эффективно использованы приемы функционально-адаптивной технологии. Эти приемы разрабатываются как действия, адаптированные к условиям конкретных ландшафтов.

Зона экономически целесообразного использования ландшафтов.

Данная зона представлена ландшафтами лучшего и хорошего агропроизводственного качества с интенсивными и экстенсивными режимами их использования, отличается большей равномерностью распределения значимых природных ресурсов, благоприятным сочетанием их изменчивости и устойчивости.

Зона экономически целесообразного использования ландшафтов охватывает значительную часть Краснодарского края, части Ставропольского края, Кабардино-Балкарской республики, республики Северная Осетия Алания, республики Дагестан. Главной функциональной задачей в этой зоне является обеспечение экологически сбалансированного и устойчивого землепользования в агроландшафтах [155], управление их развитием.

Фактический уровень интенсификации агротехнологий в представленных агроландшафтах устанавливается в зависимости от производственноресурсного потенциала [115].

Внутриландшафтная инфраструктура выстраивается в соответствии с принятыми режимами функционирования и развития агроландшафтов и их ресурсовоспроизводящих систем.

Рациональное размещение агроландшафтных функциональных земельных участков в пространстве и времени производится на основе единой системы их рационального использования, обеспечивающей оптимальное распределение интенсивности и направленности потоков антропогенной энергии [100].

Система эксплуатации функциональных земельных участков и агроландшафта в целом устанавливается в результате адекватной оценки их полифункциональных возможностей.

Зона адаптивного использования ландшафтов. Зона адаптивного использования ландшафтов представлена малоустойчивыми ландшафтами среднего и ниже среднего агропроизводственного качества. В связи с неравномерностью распределения значимых природных ресурсов, неблагоприятным сочетанием их изменчивости и устойчивости повышение продуктивности агроландшафтов в этих условиях связано с необходимостью дополнительных капитальных вложений, то есть решение задач оптимизации условий здесь возможно только на фоне соответствующих затрат. Однако эти затраты могут быть минимизированы за счет решения функциональноадаптивных задач, имеющих научно-практическую ориентацию [79,80,82,84,131].

Важное значение здесь имеет наличие рациональной внутриландшафтной инфраструктуры (дороги, лесополосы, водоемы, защитные сооружения, ирригационные сети и другие), обеспечение рационального сочетания естественных биогеоценозов и агроценозов, снижение антропогенных нагрузок на биосферу путем устройства очистных сооружений, фильтров, внедрение малоотходных и ресурсосберегающих технологий, обладающих достаточно высоким функционально-адаптивным потенциалом [84,131]. Эти положения являются основополагающими при выборе рациональных схем природообустройства и природопользования ландшафтных образований в данной зоне.

Зона использования ландшафтов в режиме сохранения. Данная зона представлена неустойчивыми ландшафтами низкого и очень низкого качества, все особо охраняемые территории, экологически ценные, значимые ландшафты, миграционные коридоры, водохозяйственные зоны и другие.

Отдельно выделяются участки для восстановления ландшафтов.

Реальное использование природно-ресурсного потенциала ландшафтных образований этой зоны базируется на принципах сохранения, развития и улучшения.

Режимы природопользования определяются в соответствии с функциональными характеристиками каждого объекта: состояния, изменчивости и устойчивости [73-75]. Системы, технологии природопользования, исполнительные механизмы, устройства должны обладать высоким функциональноадаптивным потенциалом [81-84].

Типизация агроландшафтов. До настоящего времени нет четкого деления агроландшафтов на типы с характерными особенностями и параметрами. На основании анализа литературных источников, имеющегося картографического материала, почвенных и геоботанических обследований, выполненных проектными, научно-исследовательскими и другими организациями юга России, можно выделить следующие основные типы агроландшафов [14]:

1 тип - полевой приводораздельный агроландшафт с равнинными типами местности.

2 тип - прибалочно-полевой или ложбинно-балочный агроландшафт с поперечно-прямым профилем склонов.

3 тип - межбалочно-полевой или балочно-овражный агроландшафт с прямыми или рассеивающими водосборами.

4 тип - овражно-балочно-полевой агроландшафт с собирающим пахотным водосбором (привершинный).

5 тип – овражно-полевой агроландшафт, представленный совокупностью простых и сложных склонов, объединенных единой гидрографической сетью и ограниченных водораздельной линией.

6 тип – равнинно-западинный агроландшафт представлен ровными участками с микрорельефом в виде блюдец, западин, микроложбин.

7 тип – террасовый надпойменный агроландшафт представлен естественными горизонтальными и слабонаклонными площадями различного происхождения на склонах гор, речных долин и прибережья озер, ограниченные уступами.

8 тип – пойменный агроландшафт. Пойменные земли находятся в долинах, затопляемых в половодье.

При ведении сельскохозяйственного производства, чтобы сохранить биоразнообразие, плодородие земель и улучшить экологическое состояние, человек должен учитывать признаки и свойства различных типов агроландшафтов.

Идентификация типов агроландшафтов по определенным значимым признакам позволяет:

- планировать и назначать определенный набор научно обоснованных природоохранных мероприятий для различных типов агроландшафтов, способствующие снижению деградации почв и повышению их плодородия;

- установить рациональную структуру посевных площадей для различных типов агроландшафтов;

- осуществить набор элементов агрокомплекса для различных типов - определить соответствующее каждому типу агроландшафта структурно-воспроизводственное строение.

Проведя типизацию агроландшафтов, необходимо установить к каким функциональным зонам природопользования можно их отнести. На наш взгляд для этого должны быть выделены определенные признаки. Такими признаками в первом приближении могут быть уровни подверженности разных типов агроландшафтов деградационным процессам. Известно, что в Южном и Северо-Кавказском Федеральном округах 92-98% земель подвержены деградации. По данным Минсельхоза России, в 2007 году площадь таких сельхозугодий по стране составляла около 130 миллионов гектаров, в том числе пашни 84,8 миллионов гектаров.

Анализ данных показывает, что наиболее частыми негативными процессами, приводящими к деградации почв, являются снижение содержания гумуса в почве, эрозия и дефляция (таблица 2.3.1) [14].

По данным таблицы 2.3.1 можно прийти к выводу, что большинство представленных типов агроландшафтов могут быть отнесены к зоне адаптивного использования агроландшафтов. Однако рациональное применение функционально-адаптивных технологий, предлагаемых в данной работе, позволит со временем перевести эти агроландшафты к зоне экономически целесообразного использования ландшафтов.

Таблица 2.3.1- Преобладающие виды деградационных процессов на агроландшафтах[14] раздельный полевой или ложбинно-балочный полевой или балочно-овражный западинный пойменный.

Примечание: +++, (++ и +) – преобладающие виды деградации земель в агроландшафтах. На некоторых агроландшафтах, например, пойменном повторяется трижды +++. Это означает, что все три процесса имеют долевое отрицательное воздействие на агроландшафт.

Структурно-воспроизводственное строение агроландшафта. Агроландшафт представляет собой сложную динамическую систему, включающую множество компонентов. Обеспечение стабильности ее функционирования в изменяющихся неопределенных условиях требует научнообоснованного подхода к принятию эффективных управленческих решений в условиях присутствия множества ограничивающих факторов в зависимости от типа агроландшафта.

В идеале, процесс принятия решений: организация территории агроландшафта, определение рациональной структуры посевных площадей, выбор набора продуцентов и элементов агрокомплекса, научно обоснованных мелиоративных и природоохранных мероприятий должно быть тесно увязано со структурно-воспроизводственным строением агроландшафта (рисунок 2.3.1).

Унификация структурно-воспроизводственного строения агроландшафтов недопустимо, так как каждый тип агроландшафта обособлен целым рядом отличительных признаков, которые проявлялись и проявляются в периоды их формирования и функционирования.

Мировой опыт земледелия показал, что агроландшафты оказались очень чувствительны к внешним воздействиям, что привело к выходу ландшафтных систем земледелия из равновесия по истечении определенного времени техногенного воздействия. Примером такого воздействия является возникновение гидроморфных комплексов среди автоморфных черноземных почв [227].

Измененные физические Поверхность с макро - и Рисунок 2.3.1- Структурно-воспроизводственное строение овражно-балочно-полевого агроландшафта.

2.4. Функционально-адаптивные характеристики ресурсовоспроизводящей системы агроландшафта и их Ресурсовоспроизводящую систему агроландшафта и процессы, протекающие в нм можно рассматривать как совокупность проявления е функциональных характеристик, показывающих признаки поведения объекта при возмущающем воздействии внешних факторов.

Основная идея решения задачи идентификации ресурсовоспроизводящих систем агроландшафта рассматривается в том, чтобы не столько отслеживать агробиологические, физико-химические, агроэкологические и другие состояния системы, сколько улавливать реакцию, отклик системы на вносимые изменения. Данная идея совокупна с методами тестирования и индикации биосистем и может быть воплощена на базисном уровне агробиопродукционных процессов. Вопрос состоит лишь в том, как с максимальной долей достоверности выделить наиболее информативные показатели, связанные с гомеостатическими механизмами, каким образом сжать заключенную в них информацию до одномерных массивов с показателями, которые можно было бы интерпретировать как индексы или коэффициенты состояния, реакции, изменчивости и устойчивости системы в процессе ее функционирования [77].



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 
Похожие работы:

«Шустер Дмитрий Витальевич СРАВНИТЕЛЬНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ОЗИМЫХ КУЛЬТУР ПО ЧЕРНОМУ ПАРУ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ЮЖНЫХ ОРЕНБУРГСКОГО ПРЕДУРАЛЬЯ 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Научный руководитель...»

«Ларионова Мария Сергеевна РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПОДСОЛНЕЧНИКА В ЗОНЕ ЧЕРНОЗЁМНЫХ ПОЧВ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ Специальность 06.01.01- Общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук Научный руководитель : д.т.н., доцент Юдаев Игорь Викторович...»

«Панфилова Ольга Витальевна ОЦЕНКА АДАПТИВНОСТИ КРАСНОЙ СМОРОДИНЫ К АБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ СЕВЕРО-ЗАПАДА ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОГО РЕГИОНА 06.01.05- селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Научный руководитель : кандидат с. - х. наук О.Д....»

«Сёмина Наталья Ивановна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПОДСОЛНЕЧНИКА НА ЮЖНЫХ ЧЕРНОЗЁМАХ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ Специальность: 06.01.01-Общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Научный руководитель : доктор сельскохозяйственных наук, Плескачёв...»

«Гуляева Анастасия Юрьевна ФАРМАКО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ТЕРАПЕВТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЛЕКАРСТВЕННОГО ПРЕПАРАТА ДЛЯ ИНТРАЦИСТЕРНАЛЬНОГО ВВЕДЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЭНРОФЛОКСАЦИНА И КЕТОПРОФЕНА 06.02.03 - ветеринарная фармакология c токсикологией ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный...»

«КУКШЕНЕВА ТАТЬЯНА ПРОХОРОВНА ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ КУЗНЕЦКОЙ КОТЛОВИНЫ Специальность 06.01.01- Общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Научный руководитель : доктор сельскохозяйственных...»

«Матыченков Иван Владимирович ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОВЛИЯНИЯ КРЕМНИЕВЫХ, ФОСФОРНЫХ И АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ Специальность: 06.01.04 -агрохимия Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель : доктор биологических наук, профессор Е.П. Пахненко Москва Содержание стр. Введение Глава 1. Литературный обзор 1.1 Соединения кремния в природе 1.2...»

«Рахимова Юлия Мансуровна ВЛИЯНИЕ ПРИЁМОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ГЕРБИЦИДОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО СОИ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ Специальность 06.01.01 – общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ученой степени...»

«Безменко Анастасия Александровна ОПТИМИЗАЦИЯ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ ПОД ЯРОВУЮ ПШЕНИЦУ В УСЛОВИЯХ ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ Специальность 06.01.01 – общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Научный руководитель : доктор сельскохозяйственных наук Зинченко...»

«АБДЕССЕМЕД ДАЛИЯ СУБКЛИНИЧЕСКИЙ МАСТИТ У КОРОВ В ПОСЛЕРОДОВЫЙ ПЕРИОД (ВЕРИФИКАЦИЯ ДИАГНОЗА И ТЕРАПИЯ) 06.02.06 – Ветеринарное акушерство и биотехника репродукции животных ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата ветеринарных наук Научный руководитель – доктор...»

«АНФИМОВА ЛЮДМИЛА ВИКТОРОВНА ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГОЛШТИНИЗИРОВАННОГО ЧЁРНО – ПЁСТРОГО СКОТА РАЗНЫХ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ГРУПП 06.02.07 – разведение, селекция и генетика сельскохозяйственных животных ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук, профессор...»

«Тарасенко Петр Владимирович СИСТЕМА ВЛАГОСБЕРЕГАЮЩИХ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ МЕЛИОРАЦИЙ В СРЕДНЕМ ПОВОЛЖЬЕ И ЦЕНТРАЛЬНОМ ЧЕРНОЗЕМЬЕ Специальность: 06.01.02 – мелиорация, рекультивация и охрана земель ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук Научный консультант : доктор...»

«Николайченко Наталия Викторовна ФОРМИРОВАНИЕ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ РАСТОРОПШИ ПЯТНИСТОЙ НА ЧЕРНОЗЕМНЫХ И КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ПОВОЛЖЬЯ 06.01.01 – Общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук Научный консультант : доктор с.-х. наук,...»

«Макарова Елена Александровна НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ ДИКИЕ ЖИВОТНЫЕ - БРАКОНЬЕРЫ Специальность: 06.02.09 – звероводство и охотоведение ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель : доктор биологических наук, Проняев...»

«Сычева Мария Юрьевна Показатели гомеостаза у домашних кошек при скармливании разных по составу кормов 06.02.08.-кормопроизводство, кормление сельскохозяйственных животных и технология кормов ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель : Заслуженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л.Н.Гамко Москва СОДЕРЖАНИЕ Введение.. І. Обзор...»

«ХИСАМОВ РАИЛЬ ЗАГИТОВИЧ ПРОЯВЛЕНИЕ МЯСНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ И МОРФОБИОХИМИЧЕСКИЙ СТАТУС ЖЕРЕБЯТ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В РАЦИОНАХ АДАПТИРОВАННЫХ К УСЛОВИЯМ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН МИКРОМИНЕРАЛЬНЫХ ПРЕМИКСОВ 06.02.08 – кормопроизводство, кормление сельскохозяйственных животных и технология кормов ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Научный руководитель доктор биологических наук, профессор Якимов О.А....»

«УДК 631.51:633.1:631.582(470.630) КУЗЫЧЕНКО Юрий Алексеевич НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПОД КУЛЬТУРЫ ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТОВ НА РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНОГО И ВОСТОЧНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ 06.01.01 – общее земледелие, растениеводство Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук Научный консультант : Пенчуков В. М. – академик...»

«АНИСТЕНОК СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ Продолжительность продуктивного использования коров айрширской породы и методы ее повышения Специальность 06.02.07 - Разведение, селекция и генетика сельскохозяйственных животных Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Научный...»

«Вайс Андрей Андреевич НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ДРЕВОСТОЕВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ И ПРОДУКТИВНОСТИ (НА ПРИМЕРЕ НАСАЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ И ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ) 06.03.02 – лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук Красноярск - Оглавление Введение.. 1...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.