Принципы оптимизации агроландшафтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

21

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• 1. Принципы оптимизации агроландшафтов
• 2. Физико-географические районы и ландшафты Южного Урала
• 3. Классификация адаптивно-ландшафтных систем земледелия
• Список литературы

1. Принципы оптимизации агроландшафтов

Основные положения создания агроландшафтов сформулированы еще В.В. Докучаевым, определившим главные принципы адаптивного природопользования и обосновавшим комплекс агрогидромелиоративных мероприятий по оптимизации лесостепных ландшафтов.

Этот комплекс включает:

"регулирование рек для уменьшения их заиления и обмеления, предотвращения катастрофических паводков, надолго затапливающих плодородные пойменные земли";

"регулирование оврагов и балок с целью прекращения дальнейшего размывания их дна и берегов, превращение их в луга";

"регулирование водного хозяйства в открытых системах, на водораздельных пространствах", обеспечивающее эффективное использование снеговых и дождевых вод на полях, задержание их в прудах и водохранилищах для уменьшения половодий и орошения; использование полезащитных и мелиоративных лесонасаждений для защиты водоемов, закрепления оврагов, песчаных массивов, предотвращения водной и ветровой эрозии почв; использование подземных вод для обводнения и орошения;

"выработку норм, определяющих относительные площади пашни, лугов, леса и вод";

"определение приемов обработки почвы, наиболее благоприятных для наилучшего использования влаги, и большее приспособление сортов культурных растений к местным как почвенным, так и климатическим условиям".

Таким образом, В.В. Докучаев создал прецедент целостного восприятия природы, такого подхода к регулированию природных процессов, который обеспечивал системный эффект и лишь спустя длительное время оформился в теорию систем.

Комплекс В.В. Докучаева был в значительной мере реализован созданной им в 1892 г. Особой экспедицией. Главное се достижение заключается в том, что в Каменной степи (ныне Таловский район Воронежской области) была создана поныне действующая модель агроландшафта, оптимизированного по условиям распределения стока, регулирования гидрологического режима, микроклимата, предотвращения эрозионных процессов.

Важнейшим мероприятием этого комплекса было создание защитных лесонасаждений. Примечательно, что экспедиция ориентировалась на занятие лесонасаждениями около 15--18 % площади земель. С современных позиций эта доля представляется слишком большим отчуждением, учитывая, что в соответствии с многочисленными результатами исследований и существующими рекомендациями удовлетворительная защита полей от ветров достигается лесополосами значительно меньшей ширины, чем в опытах В.В.Докучаева. Узкие полезащитные полосы могут занимать на равнинах 2,5--4 %, а при пересеченном рельефе -- до 5--8 % пашни. Однако с точки зрения создания оптимального агроландшафта, включающего помимо полезащитных полос приовражные и балочные насаждения, посадки вокруг прудов, водоемов, на пастбищах, вдоль дорог и т.д., лесная часть может достигать, как полагает Е.С. Павловский, тех самых 15--20 % территории, особенно если речь идет о более высоком уровне интенсификации земледелия с удвоенной или утроенной продуктивностью.

Именно с позиций конструирования агроландшафтов должно быть перестроено современное лесоразведение.

B отличие от утилитарного подхода к полезащитному лесоразведению в основном с точки зрения защиты агроценозов от неблагоприятных природных факторов агроландшафтная ориентация предполагает создание устойчивой агроэкологической обстановки: повышение обводненности территории за счет сокращения поверхностного стока и усиления внутрипочвенного, снижение интенсивности эрозионных процессов, ослабление силы ветра, равномерное снегозадержание, повышение относительной влажности воздуха, защиту орошаемых земель от заболачивания, резервации для птиц, зверей, энтомофагов, создание благоприятных условий для сельскохозяйственных животных (зеленые зонты), озеленение производственных и социально-бытовых объектов, облесение водоемов.

При ландшафтном подходе обязателен бассейновый принцип размещения защитных лесных насаждений на сельскохозяйственных угодьях, который должен выдерживаться при любых формах хозяйствования. В процессе разработки оптимальных соотношений угодий и организации природоохранных мероприятий по водосборам с непременным условием одновременного охвата всего бассейна каждой малой реки необходимо:

определить в бассейне малой реки общую численность, параметры и формы балочных водосборов;

отнести каждый водосбор к определенному классу подверженности эрозионным процессам (очень слабая, слабая, средняя, сильная, очень сильная);

разделить площади балочных водосборов на две разные по рельефу и интенсивности использования части: пахотную приводораздельно-присетевую с размещением лесных полос и гидрографическую (водоохранную зону малых рек), включающую в себя овражно-балочные системы, коренные берега речных долин, поймы и русловые берега. На этих наиболее сложных по рельефу площадях необходимо разместить в определенных соотношениях различные виды защитных лесных насаждений разной функциональной значимости в сочетании с лугомелиорацией и гидротехническими сооружениями;

установить на присетевых склонах численность и параметры ложбин и лощин, так как они определяют возможности создания верхних ложбинно-балочных прудов, водная поверхность которых может быть больше зеркала малой реки. Это может обеспечить на 10--20 % зарегулирование стока, улучшение общего гидрологического режима, предотвращение загрязнения водоисточников.

По данным Н.П. Калиниченко, для центральной лесостепи Среднерусской возвышенности оптимальная лесистость балочных, коренных и русловых берегов должна составлять 40 %, а пойм -- 6--8 %. Облесенность водоохранной зоны по отношению к общему водосбору составляет 7,3 %, из них за счет балочных насаждений -- 6 %, насаждений на коренных берегах -- 0,6--1,4, прирусловых полос -- 0,45, истоковых и руслово-береговых насаждений -- 0,06--0,1 %. С учетом 2,2 %, приходящихся на стокорегулирующие лесные полосы, 1,9 -- на прибалочные, 0,36 -- на приречные, 0,1 % -- на приовражные, общая облесенность водосборов в центральной лесостепи составляет 12 %.

Наряду с лесными насаждениями в зоне преимущественного проявления эрозии важная роль принадлежит многолетним травам, скрепляющим почву и кольматирующим твердые наносы. В водоохранных зонах малых рек их долевое участие составляет: на овражно-балочных системах и коренных берегах речных долин -- 60 %, поймах -- 80 %, что по отношению к общей площади водосбора в центральной лесостепи составляет 11--12 %.

В системе стокорегулирующих лесных полос на пахотных склонах формируются различные варианты контурно-мелиоративного земледелия. Один из них, предложенный для Центрально-Черноземной зоны, включает:

систему двух-, трехрядных водорегулирующих лесных полос, усиленных валами-канавами. Ширина междурядий 3 м, размещение деревьев в ряду через 1 м. Глубина канав 1,5 м, ширина 1, высота валов 0,7--0,8 м;

земляные гидротехнические сооружения самостоятельного действия, например напашные валы-террасы. Высота их 0,4-- 0,5 м. Заложение откосов 1:10...1:12. Оба откоса обрабатывают и засевают сельскохозяйственными культурами.

Отвод и безопасный сброс избыточного стока может осуществляться по естественным хорошо задернованным ложбинам и лощинам, искусственно залуженным водотокам на пологие задернованные склоны балок, в естественные лесные насаждения, в приовражные и прибалочные лесные полосы.

С позиций конструирования оптимальных агроландшафтов меняются представления о сущности мелиорации. Если традиционно мелиорацию трактовали в лучшем случае как систему мероприятий по улучшению среды для возделывания сельскохозяйственных культур путем изменения водного режима почв (осушительные и оросительные мелиорации), их физико-химических свойств (химические мелиорации), условий поверхностного стока (агролесомелиорации) и т.д., то на современном этапе, когда мелиоративному воздействию подвергаются огромные районы, данное понятие наполнилось новым содержанием. Мелиорация -- это проектируемое изменение естественных и социальных функций ландшафтов для оптимизации условий жизни населения в регионе, рационального использования его ресурсов, наиболее интенсивное средство управления функционированием агроландшафтов, увеличения их природно-ресурсного потенциала, повышения устойчивости, надежности, эстетичности.

Естественно, для реализации такого подхода требуется качественно более высокий уровень изучения естественно-исторических и социально-экономических условий того или иного региона, позволяющий прогнозировать изменение природных процессов под воздействием комплекса осушительных, оросительных и других мелиоративных мероприятий.

При формировании агроландшафтов должны обеспечиваться устойчивость, надежность и резервирование надежности. Устойчивость агроландшафта -- это способность сохранять структуру и свойства, выполняя определенные функции в условиях антропогенных воздействий (ГОСТ 17.8.1.01--80). С появлением в ландшафтах технических элементов возникает проблема надежности ландшафтно-технических систем. Устойчивость, таким образом, является слагаемым надежности -- особого свойства ландшафтно-технических систем, характеризующего способность обеспечивать нормальное их функционирование в течение прогнозного периода при сохранении проектных параметров в заданных пределах. К ее изучению приложимы понятия и методы теории надежности, анализирующей возникновение отказов в технических системах. Надежность измеряется величиной воздействия, способного вызвать отказ -- частичную или полную потерю прежних структурно-функциональных качеств вследствие временных отрицательных воздействий (эрозия, оползни, вторичное засоление, заболачивание и т.д.).

Одним из важнейших в теории надежности является понятие резервирования. Оно обеспечивает безотказную работу системы и способность ликвидировать отказы до такой степени, что они не влияют на ее общее состояние и режим функционирования. Надежность системы повышается введением избыточности как дополнительного ресурса или возможностей, минимально необходимых для выполнения заданных функций. Это проявляется в избыточности структурных элементов и функций и в перераспределении функций. С отказом одного или нескольких элементов их функции могут выполняться оставшимися, но работающими с большей интенсивностью.

На этих принципах должны строиться оросительные, осушительные, противоэрозионные, противодефляционные и другие агросистемы. Например, при формировании противодефляционного комплекса первый барьер ветровой эрозии создается оставлением на поверхности почвы пожнивных остатков при минимальной или плоскорезной системе обработки почвы. Однако в отдельные годы урожайность может оказаться слишком низкой, чтобы обеспечить достаточное для защиты почвы количество пожнивных остатков. Поэтому следующий шаг в сторону усиления защиты -- оставление на поверхности всей нетоварной массы урожая. Следующий барьер в лесостепной зоне и в умеренно засушливой степи -- система лесных полос, в степной зоне, особенно на легких по гранулометрическому составу почвах, -- полосное размещение зерновых культур и многолетних трав, создание кустарниковых кулис. Чем сложнее условия, тем больше должен быть запас прочности, создаваемый средствами системы земледелия. В районах проявления водной эрозии противоэрозионный комплекс еще более усложняется по мере усложнения ландшафтов вплоть до контурно-мелиоративной системы земледелия, насыщенной гидротехническими, лесомелиоративными и другими мероприятиями при контурной организации территории.

П.Г. Шищенко предложена методика определения потенциала устойчивости ландшафта в условиях проявления водной и ветровой эрозии почвы. Она сводится к вычислению вероятности проявления дестабилизирующих процессов в выделе, где пересекается воздействие учитываемых факторов (залесенность, залуженность, распаханность, средний угол наклона поверхности, сумма осадков в эрозионно опасный период, число дней с ветром скоростью более 15 м/с и др.).

Для проектирования оптимальных агроландшафтов весьма важно развитие предложенного Г.И. Швебсом с соавторами методического подхода к выделению различных типов ландшафтных структур (позиционно-динамической, парагенетической, бассейновой наряду с генетико-морфологической) и составлению их карт.

При формировании хозяйств и отдельных производственно-хозяйственных структур следует максимально учитывать целостность природно-территориальных комплексов разного ранга -- от фаций и ландшафтных полос на уровне мелких землевладений и производственных подразделений до местностей и урочищ на уровне крупных хозяйственных единиц. При этом критерием оптимизации продуктивности помимо прибыли должна быть экологическая устойчивость агросистем.

Главным инструментом формирования агроландшафта является адаптивно-ландшафтная система земледелия, каждый элемент которой несет соответствующую нагрузку в данном отношении. Роль их должна быть оценена с точки зрения экологизации производства. Те из них, которые приближают агроландшафты по устойчивости к природным и способствуют повышению продуктивности, заслуживают особого внимания. В числе таких приемов в первую очередь следует отметить мульчирование поверхности почвы растительными остатками. Этот прием в какой-то мере компенсирует экологическую роль лесной подстилки и степного войлока. Значение его особенно велико для предотвращения дефляции, избыточного стока воды, эрозии, чрезмерного испарения влаги, регулирования температурного режима почвы, подавления сорных растений.

Растительная мульча из пожнивных остатков, соломы и т.п. уменьшает разрушение верхнего сдоя почвы под влиянием ударов дождевых капель, ветра, размыва, предотвращает заиление пор, образование корки, благодаря чему увеличивается водопроницаемость почвы и уменьшается поверхностный сток.

Мульчирование растительными остатками в условиях умеренного климата создает благоприятные условия для развития дождевых червей, поскольку обеспечивает их легкодоступной пищей, защищает от избыточного иссушения, низких температур почвы. Благодаря этому они быстро размножаются и в течение более длительного времени остаются деятельными в почве.

2. Физико-географические районы и ландшафты Южного Урала

Большая (западная) часть территории области принадлежит -- согласно физико-географическому районированию -- Уральской горной стране; меньшая (на востоке) -- Западно-Сибирской низменности.

В составе Уральской горной страны выделяется три ландшафтных зоны, отличающихся друг от друга, прежде всего, количеством получаемого тепла и влаги. В составе Западно-Сибирской низменной страны -- две зоны.

Схема комплексного физико-географического районирования Челябинской области (по Андреевой М.А.)

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

------ Граница между странами ------ Граница между провинциями

-- -- Граница между зонами-- -- Граница между подзонами

А. Уральская горная страна

I. Горно-лесная зона

1. Провинция западных предгорий:

Подзона широколиственных и елово-пихтовых лесов с высоким травостоем;

Подзона сосново-лиственничных лесов с примесью елово-пихтовых.

2.Торная провинция:

Подзона сосново-лиственничных лесов;

Подзона елово-пихтовых с примесью сосны, лиственницы и лиственных пород.

3.Провинция восточных предгорий:

Подзона сосново-лиственничных густотравных лесов с примесью ели и пихты;

Озерно-лесная подзона сосново-лиственных пород.

II. Лесостепная зона

4.Провинция эрозионно-абразионной платформы:

Подзона предгорий лесостепи;

Подзона средней лесостепи с ленточными и островными борами.

III. Степная зона

5.Провинция синклинальной зоны Зауральских сыртов:

5.1.Подзона мелкосопочника, покрытого лиственными колками;

5.2 Подзона голого мелкосопочника с ковыльно-разнотравной растительностью.

6.Провинция Зауральского пенеплена:

Подзона ковыльно-разнотравной степи;

Подзона ковыльно-типчаковой степи.

7.Провинция Урало-Тобольского междуречья:

Подзона ковыльно-разнотравной степи с редкими березовыми колками;

Ковыльно-типчаковая степь с единичными сосновыми борами.

Б. Западно-Сибирская низменная страна

I. Лесостепная зона

8.Провинция первично-аккумулятивной озерно-морской равнины:

8.1 Подзона северной лесостепи; 8.2. Подзона южной озерной лесостепи.

II. Степная зона

9.Провинция Притобольской низменности:

Подзона ковыльно-разнотравной степи на черноземах обыкновенных;

Подзона ковыльно-типчаковой степи на южных черноземах.

Горно-лесная зона охватывает северо-западную возвышенную горную часть области (Ашинский, Катав-Ивановский, Саткинский, Каслинский, Кусинский, Нязепетровский районы, территории административного управления городов Златоуста, Миасса, Карабаша, Кыштыма, Верхнего Уфалея). Общая площадь этой зоны 21 тыс. кв. км. Большая часть ее (90%) -- крупные и малые горные хребты. Наряду с горами на северо-западе области существуют относительно высоко расположенные равнинные участки со степной растительностью (степи и лесостепи).

Лесостепная зона находится к востоку от горно-лесной. Она выделяется и в пределах Уральской горной страны, и в пределах Западно-Сибирской низменности и охватывает все административные районы, находящиеся севернее реки Уй. Площадь лесостепной зоны в целом равна 32 тыс. кв. км. Леса не занимают здесь доминирующего положения. Состав их сильно отличается от лесов горно-лесной зоны. Преобладает береза, местами сосна, осина. Остепненные сосновые боры, приуроченные, как правило, к выходам на поверхность пород гранитного состава, прослеживаются с севера на юг в пределах Уральской горной страны.

Рельеф степи разный. В западных районах степь часто холмистая, увалистая. Холмы и увалы напоминают о том, что когда-то здесь были горы. За миллионы лет они разрушились. Образовалось более или менее выровненное пространство -- пенеплен.

На востоке (Варненский, Брединский районы) -- степь совершенно ровная от края до края. Эта поверхность обязана своим происхождением морю, морским осадкам.

Для горно-лесной ландшафтной зоны характерно большое разнообразие ландшафтов, объяснимое как высотной поясностью, так и различным расположением склонов относительно стран света.

На вершинах гор в пределах высот 1100--1200 м преобладают гольцовые пустыни -- скопление крупных и мелких каменных глыб, часто покрытых лишайником, на склонах "каменные реки", образовавшиеся в результате мерзлотного выветривания, протягиваются на сотни метров. Водный режим очень сложен, зависит как от количества атмосферных осадков зимы и лета, так и от суточных колебаний температур. Летом гольцы концентрируют влагу на каменных плитах. По склонам она стекает вниз и накапливается в нижних горизонтах обломочной толщи. Здесь источник многочисленных ручьев и быстрых речек с чистой пресной водой.

Ниже гольцов часто располагаются альпийские луга. Местами, в пределах тех же высот -- 1000--1100 м, находятся участки горной тундры. На горных породах, прикрытых маломощными почвами, произрастают мхи, лишайники, тундровое разнотравье. Здесь много ягодников, включая бруснику и голубику.

Еще ниже, на склонах гор, в межгорных долинах, растут леса, отнесенные к южно-таежному подтипу.

На западных предгорьях древесная растительность представлена широколиственными породами (дуб, вяз, клен, ильм, ольха). Под пологом широколиственных пород -- высокое густое разнотравье. Почвы здесь серые, темно-серые лесные, под дубняком на карбонатных породах -- коричневые лесные. Все почвы слабокислые. Поверхностные воды пресные, местами они накапливаются в низинах, образуя небольшие по площади болота.

Лесные ландшафты изменяются в зависимости от высоты расположения (вершина, склон, основание склона). В лесном низкогорном ландшафте на вершинах формируются сухие лиственные или сосновые редкие леса. Почвы здесь маломощные, кислые. Среди лесных массивов, как башни, возвышаются отдельные скалы, группы скал. На склонах леса более сомкнуты, запас древесины в этих лесах выше. Часто в сосново-лиственных лесах встречаются ягодники (брусника, черника), богатое разнотравье. Почвы здесь кислые серые, местами бурые, не очень мощные -- 30--50 см.

Лесостепные ландшафты в пределах области заметно меняются в направлении с севера, северо-запада к югу, юго-востоку. Взаимоотношения лесных и степных комплексов очень сложные и зависят прежде всего от рельефа и состава горных пород, а также уровня залегания верхних горизонтов подземных вод.

Леса в пределах лесостепной зоны перемежаются с луговыми степями на черноземно-луговых почвах или выщелоченных черноземах. В восточных районах много солонцов, солодей, болотных почв.

Степные ландшафты занимают южную часть области. На западе степь иногда с небольшими березовыми колками занимает холмистый волнистый рельеф или мелкосопочник, хорошо выделяющийся, особенно вдоль реки Урал. Среди горных пород здесь много известняков, доломитов, песчаников, а также различных по составу вулканических пород, прорванных небольшими интрузиями гранитов. Они-то и создают, чаще всего, отдельные вершинки, гряды, холмы, покрытые степной растительностью. В логах, разделяющих холмы, иногда встречаются небольшие, преимущественно березовые, колки, иногда заросли кустарника (чилига).

3. Классификация адаптивно-ландшафтных систем земледелия

Конкретизируя понятие зональной системы земледелия, следует понимать под ней агрокомплекс, соответствующий зональной провинции. Он представлен адаптивно-ландшафтными системами земледелия, которые формируются применительно к агроэкологическим группам или подгруппам земель (плакорным, эрозионным, переувлажненным в разной степени, засоленным, солонцеватым, литогенным и т.д.) в соответствии с агроэкологической классификацией земель, разработанной для каждой зональной провинции.

Адаптивно-ландшафтная система земледелия определяется как система использования земли определенной агроэкологической группы, ориентированная на производство продукции экономически и экологически обусловленного количества и качества в соответствии с общественными (рыночными) потребностями, природными и производственными ресурсами, обеспечивающая устойчивость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия.

Термин "ландшафтная" в названии системы означает, что она разрабатывается в структурно-функциональной иерархии агроландшафта применительно к конкретной его категории, трансформированной в соответствии с оценкой экологических условий в агроэкологическую группу земель.

Новый методологический подход к формированию адаптивно-ландшафтных систем земледелия позволяет сформулировать основные положения их классификации. Главными ее критериями представляются: совокупность природных факторов, основные направления растениеводства с учетом потребностей в той или иной продукции, совокупность факторов интенсификации производства (формы и уровни интенсификации), основные способы производства и формы использования земель, экологические ограничения (табл..

Классификация адаптивно-ландшафтных систем земледелия

1. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. -- М.: Колос, 1996. -- 367 с: ил.

2. Левит А.И. Южный Урал: География, экология, природопользование. Учебное пособие. -- Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во, Юж.-Урал. изд.-торг. дом, 2001 -- 246 с.

Размещено на Allbest.ru