Московский экономический журнал 4/2017

image_pdfimage_print

УДК 63. 574. 585.4

Bezymyannyj-12

Груздева Людмила Петровна,

Доктор биологических наук, профессор

Груздев Владимир Станиславович,

Доктор географических наук, доцент

Государственный университет по землеустройству

Семеняченко Виктор Викторович,

зам. директора Дмитровского филиала ГКУМО «Мособллес»

Суслов Сергей Владимирович,

Кандидат технических наук, доцент

Государственный университет по землеустройству

Gruzdeva Lyudmila Petrovna,

Doctor of Biological Sciences, Professor

Gruzdev Vladimir Stanislavovich,

Doctor of Geographical Sciences, Associate Professor

State University of Land Use Planning

Semenyachenko Viktor Viktorovich,

deputy. Director of the Dmitrov branch of GKUMO “Mosobles”

Suslov Sergey Vladimirovich,

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

State University of Land Use Planning

СТАБИЛИЗИРУЮЩАЯ РОЛЬ ЭКОТОНОВ В АГРОЛАНДШАФТАХ

THE STABILIZING ROLE OF ECOTONES IN AGRICULTURAL LANDSCAPES

Аннотация

В связи с усилением антропогенных влияний на агроландшафты необходима оптимизация их структуры и функционирования. Современные ландшафты лесной зоны представляют собой мозаичную систему, состоящую из разнообразных агроландшафтов   и соседствующих с ними природных ландшафтов, занятых различными лесами и болотами, а также селитебных ландшафтов. Экотоны, переходные биогеоценозы, граничащие с другими биогеоценозами в агроландшафте, это защитные лесные полосы, посевы высокостебельных кулисных растений, небольшие болотца, сообщества балок и пр. Экотоны увеличивают устойчивость агроландшафтов, выполняют барьерные функции.

Abstract

In connection with the increased anthropogenic effects on the agricultural lands necessary to optimize their structure and functioning. Contemporary landscapes of the forest zone constitutes a mosaic system, consisting of a variety of agricultural landscapes and adjacent to them nature landscapes occupied by various forests and swamps, as well as residential landscapes. Ecotones, transitional ecosystems, neighbouring ecosystems in the agricultural landscape, this protective forest strips, plantings of tall control plants, a small swamp, community of steel I-beams, etc. The ecotones increase the stability of agrolandscapes, perform barrier functions.

Ключевые слова: агроландшафт, экотон, антропогенное влияние, агротехногенез, функционирование агроланшафта.

Key words: agrolandscape, ecotone, anthropogenic influence, agrotechnogenic, the functioning of agrolandscape.

Ухудшение экологической ситуации в окружающей среде, ограниченность запасов минеральных не возобновляемых ресурсов, постоянно возрастающая стоимость производства удобрений, пестицидов и других средств защиты растений вызывают необходимость принятия мер по рациональные и экономные использования земельных и минеральных ресурсов.

В настоящее время в связи с усилением антропогенных влияний на агроландшафты возникла необходимость в оптимизации их структуры и функционирования, что обеспечит получение стабильно высоких урожаев сельскохозяйственных культур и экологически чистой высококачественной продукции. Особенно важное значение с этих позиций имеет защита почв от эрозии и загрязнения, которое может иметь местное происхождение или быть результатом выпадения осадков из загрязненных воздушных масс. Стремление оптимизировать функционирование агроландшафтов привело к формированию концепции адаптивно-ландшафтных систем земледелия, внедрение которых увеличит возможности стабилизации и восстановления агроландшафтов.

В 80-е годы ХХ века на базе классического ландшафтоведения, с одной стороны, и ландшафтной экологии сельскохозяйственных земель – с другой сформировалась и получила внедрение в практику земледелия концепция агроландшафта, как научная основа адаптивного ландшафтного земледелия [1,2].

Агроландшафты – природно-хозяйственные территориальные системы сельскохозяйственного назначения. Элементарная (простейшая) часть системы, относительно однородная по строению и технологии хозяйственного использования – агроландшафтный контур (участок пашни, пастбищ), который представляет собой единую технологическую систему, образует агроландшафтные массивы, формирует организацию территории конкретного сельхозпредприятия. Агроландшафты, включая территории населенных пунктов и ферм, занимают около 37% суши, из них 12% – это земледельческие площади и 25% пастбища.

По современным представлениям агроландшафт – это природно-антропогенная территориальная система физико-географической, региональной размерности, выполняющая ресурсовоспроизводящую, средообразующую и природоохранную функции, состоящая из природных и измененных природных комплексов, инженерных сооружений, дорог и сельских населенных пунктов с сопутствующей им социально-экономической инфраструктурой. В составе агроландшафта имеются блоки контролирования, регулирования и управления. Целостность системы обусловлена информационными, энергетическими и вещественными потоками. Николаев [1,2] подчеркивает, что согласно закону необходимого разнообразия систем, управляющая подсистема тогда успешно справляется со своими функциями, когда она будет устроена так же разнообразно, как и управляемая. Применительно к сельскохозяйственным землям это значит, что сельскохозяйственное производство, землеустройство, мелиорация, социально-экономическая инфраструктура должны быть организованы столь же разнообразно, как и ландшафтная структура местности.

Агроландщафты эволюционировали одновременно с эволюцией человека и общественных формаций. В современных агроландшафтах применяется различная техника, мелиорация, химизация и пр. поэтому можно говорить о воздействии техногенеза на агроландшафты, в том числе,- об изменении геохимии агроландщафтов.  Анализ воздействия перечисленных факторов на агроландшафты привёл в ХХ веке к формированию «Концепции геотехнических систем». Одним из первых на воздействие техники на природу обратил внимание в начале 30-х годов А.Е. Ферсман, который вычленил влияние техники как особый вид антропогенного воздействия на природную среду и   предложил для его обозначения термин “техногенез”. 

Современные ландшафты лесной зоны представляют собой мозаичную систему, состоящую из разнообразных агроландшафтов (пашня, пастбища, естественные луга, многолетние насаждения) и соседствующих с ними природных ландшафтов, занятых лесами, болотами, а также селитебных ландшафтов.  Агроландшафты представляют особый отряд техногенных ландшафтов, важнейшей геохимической характеристикой которого, как и в большинстве природных ландшафтов, служит биологический круговорот атомов, отличающийся от исходных: запасы и структура фитомассы полностью трансформируются, сильно трансформируется круговорот азота и других биогенных элементов.

Главное назначение агроландшафта – производить максимум сельскохозяйственной продукции – вступает в противоречие с загрязнением среды, возникающим в результате химизации и других видов агротехногенеза, а также в некоторых регионах в результате поступления загрязнённых предприятиями воздушных масс. Основным источником поступления тяжѐлых металлов (ТМ) в агроландшафты являются нестандартизованные удобрения. ТМ включаются в местные миграционные циклы и частично выносятся за пределы агроландшафтов. Исследования химического состава почв и растений указывают на селективную концентрацию в растениях приоритетных токсикантов (Hg, Cd, Pb). В то же время растения обладают защитным механизмом против высоких концентраций ТМ. Поэтому при экологических оценках агроландшафтов необходимо учитывать видовую биогеохимическую специализацию сельскохозяйственных культур, обусловливающую разную способность к поглощению и накоплению загрязняющих веществ.

Агротехногенез – древнейшая форма техногенеза. Влияние его на природную среду особенно велико в регионах длительного интенсивного земледелия, где оно сопоставимо или даже превышает промышленное. Агротехногенез, в отличие от большинства других видов техногенеза, имеет свои положительные экологические стороны. Это противодействие минеральному голоданию растений, улучшение водного режима в ландшафтах.

Наиболее традиционными видами агротехногенного воздействия на ландшафты являются агротехническая обработка почвы, внесение в почву минеральных и органических удобрений, почвенных мелиорантов и пестицидов, проведение водной мелиорации (орошение, осушение) (рис1).

Screenshot_1

Рис.1. Схема функционирования агроландшафта [3]

Сопутствующими результатами агротехногенеза являются нарушения растительного покрова, которые в южных регионах могут приводить к развитию процессов опустынивания. Экологическое разнообразие в агроландшафтах подтверждается наличием природных и полуприродных биогеоценозов между сельскохозяйственными угодьями, лесом и другими антропогенными элементами агроландшафта, выполняющих в ландшафтах роль экотонов. Экотонами являются переходные биогеоценозы, граничащие с другими биогеоценозами. Примером природных экотонов в лесной зоне являются опушки леса, небольшие болота, прибрежно-водные экотоны и другие. Экотоны отличает более богатый видовой состав флоры и фауны, проявляются биогеценотические и межбиогеоценотические связи и обычно имеет место более высокая продуктивность. В агроландшафте роль экотонов выполняют защитные лесные полосы, посевы высокостебельных кулисных растений, небольшие болотца, сообщества балок и пр. Экотоны увеличивают устойчивость агроландшафтов.

Экотоны в агроландшафте выполняют барьерные функции, что связано с наличием у деревьев, кустарников и кулисных растений глубокой и разветвленной корневой системы, а также с их влиянием на структуру почвы и её химический состав. Лесные полосы и посевы кулисных растений в агроландшафте выполняют функцию биологического барьера, что связано с тем, что эти растения перехватывают многие элементы и вещества, мигрирующие с пахотных земель, тем самым способствуют очищению почв и вод и получению экологически чистой продукции. Они также задерживают твердый и жидкий поверхностный сток, то есть, выполняют кольматирующую функцию и сдерживают водную эрозию почв.

В центральных районах лесной зоны европейской территории страны среди агроландшафтов преобладает полевой тип, при функционировании которого основные виды антропогенного воздействия включают распашку почвенного слоя, внесение удобрений и пестицидов, орошение или осушение, введение севооборотов.  Почти полностью уничтожается естественный растительный покров, изменяются почвы, и создаются специфические пахотные почвы, характеризующиеся разной степенью окультуренности. В частности, при распахивании, почвы разрыхляются, улучшается их водный режим, что приводит к усилению биологической активности – увеличивается численность микроорганизмов, усиливаются процессы минерализации органического вещества. Вместе с тем использование тяжелой техники вызывает уплотнение почв, снижение ее водопроницаемости и усиление почвенной эрозии при воздействие талых и дождевых вод и при воздействии ветра.

В настоящее время внедрение эколого-ландшафтного подхода к земледелию связано в основном с решением проблем защиты почв от эрозии и загрязнения на основе правильной организации территории агроландшафтов с учетом барьерных функций экотонов. Барьерные функции лесных полос связаны с перехватыванием древесными и кустарниковыми растениями твердого и растворенного стока, а также с благотворным влиянием на структуру, водный, воздушный, ветровой и тепловой режимы сельхозугодий. Уничтожение экотонов для увеличения количества пашни, превышающее допустимые экологические нормы, увеличение площади распаханных территорий за счет склонов приводит к усилению процессов почвенной эрозии. Это определяет необходимость соблюдения правил землепользования, учёта биогеохимических функций экотонов и реализации мер по оптимизации структуры агроландшафтов.

В России стали развиваться идеи противоэрозионного проектирования территории агроландшафтов. Были предприняты попытки проектирования ландшафтно-контурно-мелиоративных систем земледелия, в которых структура агроландшафта формируется в основном за счет стокорегулирующих компонентов: агролесомелиоративных насаждений, сочетаемых с валами, водоулавливающими канавами, водонакопительными прудами, водосбросными сооружениями и пр. Все эти компоненты в агроландшафте выполняют роль экотонов и способствуют их самоочищению и саморегуляции. Валы и валы-канавы, создаваемые в комплексе с водорегулирующими лесными полосами на почвах тяжелого гранулометрического состава, как экотоны, не только перехватывают поверхностный сток, но и путем фильтрации очищают его.

Основываясь на эколого-ландшафтном и агроэкосистемном подходах Б.М.Миркин и др. [3] предложили расчетным путем конструировать равновесные агроэкосистемы (в состоянии сестайнинга). При этом авторы под сестайнингом понимают такое равновесное состояние агроэкосистем, при котором имеет место восстановление почвенного плодородия, увеличение продуктивности природных кормовых угодий, регулирование гидрологического и гидрохимического режима агроландшафтов, сохранение и восстановление биоразнообразия за счет использования природных и созданных человеком в агроландшафте экотонов.

В.И. Кирюшин [6] на современном этапе предложил формировать адаптивно-ландшафтные системы земледелия с учетом следующих факторов:

-общественные (рыночные) потребности (рынок продуктов, потребности животноводства, требования переработки продукции);

-агроэкологические параметры земель (природно-ресурсный потенциал);

-агроэкологические требования сельскохозяйственных культур и их средообразующее влияние;

-производственно-ресурсный потенциал, уровни интенсификации;

-хозяйственные уклады, социальная инфраструктура;

-качество продукции и среды обитания, экологические ограничения.

На основе учета этой группы факторов предложено учитывать классификацию агроэкологических групп земель, выделяемых по ведущему агроэкологическому фактору (плакорные, эрозионные, переувлажненные, и другие) в соответствии с агроэкологической классификацией земель, которая разрабатывается для каждой природно-сельскохозяйственной провинции. При использовании адаптивно-ландшафтных систем земледелия их звенья формируются в пределах агроэкологических типов земель, а размещение экотонов дифференцировано в соответствии с элементарными ареалами агроландшафта. В целом, организация территории агроландшафта осуществляется с учетом структуры ландшафта и условий его функционирования.

При классификации адаптивно-ландшафтных систем земледелия учитывают комплекс природных условий, основные направления растениеводства и животноводства, формы и уровни интенсификации сельского хозяйства, использования земли и воспроизводства её плодородия и возможные границы применения химизации земледелия и растениеводства.

На основе ландшафтно-экологической классификации земель проводят их агроэкологическую оценку в пределах элементарных ареалов агроландшафта. При этом типы земель ранжируются по степени пригодности для возделывания сельскохозяйственных культур на категории и группы земель по характеру и способу преодоления ограничивающих факторов при возделывании культур. С учетом данной классификации разрабатываются системы севооборотов, мелиоративных и противоэрозионных мероприятий и формируются технологии возделывания сельскохозяйственных культур.

Согласно принципу природно-сельскохозяйственной адаптивности, структура и функционирование агроландшафта должны быть максимально адаптированы к местным природным условиям, к исходному природному ландшафту, на месте которого образовался агроландшафт.

Направления адаптации агроландшафтов в основном сводятся к следующему:

-вписывание сельскохозяйственных угодий в морфологическую структуру исходного природного ландшафта;

-обязательное включение в состав агроландшафта элементов экологической инфраструктуры;

-строгий адаптивный отбор систем земледелия, соответствующий природным свойствам земель;

-внедрение адаптивно-ландшафтных систем земледелия;

– внедрение ресурсосберегающих технологий выращивания

сельскохозяйственных культур.

Таким образом, роль экотонов в агроландшафте велика и разнообразна и при конструировании   агроландшафтов  необходимо изучать структуру природных ландшафтов, провести анализ геохимической сопряженности ландшафтов, выявить имеющиеся природные экотоны и их барьерные функции, а при недостаточном количестве природных экотонов запланировать и создать в агроландшафте искусственные экотоны, что позволит стабилизировать функционирование агроландшафтов, увеличить их самоочищающую способность и позволит производить сельскохозяйственную продукцию в достаточном объеме и высокого качества.

Литература

  1. Николаев В.А. Принцип историзма в современном ландшафтоведении //Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 1986. № 2.
  2. Николаев В.А. Концепция агроландшафта // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр.1987. № 2.
  3. Николаев В.А. К теории ландшафтного полигенеза // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5, География. 2006, № 6. С. 3-8.
  4. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь. М. 1892.
  5. Миркин Б. М., Наука о растительности: (история и современное состояние основных концепций)./Миркин Б. М., Наумова Л. Г.//— Уфа: Гилем, 1998. — 413 с.
  6. Кирюшин В.И. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия – Пущино, 1993, 64 с.

References

  1. Nikolaev V.A. The Principle of Historicism in Contemporary Landscape Studies // Vestn. Moscow. un-ta. Ser. 5. Geogr. 1986. № 2.
  2. Nikolaev V.A. The concept of agrolandscape // Vestn. Moscow. un-ta. Ser. 5. Geogr.1987. № 2.
  3. Nikolaev V.A. Towards the theory of landscape polygenesis. Vestn. Moscow. un-ta. Ser. 5, Geography. 2006, No. 6. P. 3-8.
  4. Dokuchaev V.V. Our steppes are before and now. M. 1892.
  5. Mirkin BM, Science of vegetation: (history and the current state of the basic concepts). / Mirkin BM, Naumova L. ////- Ufa: Gilem, 1998. – 413 p.
  6. Kiryushin V.I. The concept of adaptive-landscape agriculture – Pushchino, 1993, 64 p.