Трифонова Т.А., Селиванова Н.В., Ильина М.Е. Экологический менеджмент

Подождите немного. Документ загружается.

190

– сходство рельефа;

– потребность в мелиоративных мероприятиях при наличии

засоленности, эродированности, каменистости и т.п.;

– специфические условия, связанные с орошением или осушением.

Для каждой группы почв определяют общие бонитировочные баллы, а

также урожайность сельхозкультур, дозу внесения органических и

минеральных удобрений, затраты труда и другие производственно-

экономические показатели. Далее на основе данных множественного

корреляционно-регрессивного анализа информационных показателей

устанавливаются наиболее важные факторы формирования урожая.

Бонитировочную оценку земли и величину нормативной урожайности

используют для экономической оценки сельскохозяйственных угодий.

Оценочными показателями являются:

– урожайность и стоимость валовой продукции растениеводства;

– окупаемость затрат;

– дифференциальный доход;

– экономия приведенных затрат.

Результаты оценки могут быть использованы при обосновании

плановой урожайности сельхозкультур; для определения планового объема

закупок сельскохозяйственной продукции; при характеристике

производственной деятельности сельхозорганизаций и предприятий.

Методика учитывает региональные особенности землепользования.

Почвенно-экологическая оценка и бонитировка почв на единой основе

[3, 8]. Данная методика разработана в Почвенном институте им.

В.В.Докучаева и позволяет определять почвенно-экологические

показатели и баллы бонитета почв различных сельскохозяйственных

угодий на любом уровне масштабности, т.е. можно получать сопоставимые

результаты на единой основе для всей исследуемой территории.

Оценка осуществляется в три этапа:

– сбор и обработка почвенно-агрохимических и агроклиматических

данных по хозяйствам;

– почвенно-экологическая оценка, включающая расчет почвенно-

экологического индекса;

– бонитировка почв с учетом размещаемых на них

сельскохозяйственных угодий.

На основании данной методики можно определить ресурсный

потенциал сельскохозяйственного производства, а также решать

финансовые вопросы оценки почв.

191

Определение пригодности земель методом рейтинговой оценки ФАО.

В мировой практике при оценке показателей природной среды,

пригодности земель под определенные сельскохозяйственные культуры

или для почвенно-мелиоративных работ используется метод рейтинговой

оценки, рекомендованный ФАО (продовольственной и

сельскохозяйственной организацией ООН).

Согласно этой методике в качестве критериев оценки пригодности

земель для определенного вида использования принимаются следующие

параметры [3]:

– оценка уровня ограничений пригодности земли в баллах

(рейтингах) – устанавливается экспериментально или экспертно на основе

сравнительного анализа списка показателей, способствующих или

ограничивающих возможность антропогенного использования земельного

участка;

– анализ наиболее значимых показателей для оценки пригодности

земли под конкретное угодье (сенокос, пастбище, пашня и т.д.). К ряду

таких показателей относится информация о рельефе, водном режиме,

эродированности, гранулометрическом составе, засоленности почв и т.п.;

– качественная и количественная характеристика показателей,

представляемая в виде оценочных баллов (рейтингов). Так, например,

особенность рельефа раскрывается через крутизну склона, приуроченность

участка к форме рельефа; водный режим определяется через характер и

периодичность увлажнения; эродированность характеризуется по виду и

степени выраженности и т.д.

Таким образом, каждый показатель получает определенный балл

(рейтинг), что позволяет далее рассчитать индекс оценки земли как

среднегеометрическое из общего числа баллов (LUI – Land Unit Index).

LUI лежит в основе оценки пригодности использования земли по 4

категориям (табл. 7.1):

Компьютерная программа этой методики (для конкретного контура)

называется «LAND»; для территории, включающей множество контуров –

«LESSA» и «ADAPTER».

192

Таблица 7.1

Оценка пригодности территории на основе индекса

оценки земли [6]

Катего-

рия

Оценка

пригодности LUI,

баллы

Ограничения

Рекомендуемое

использование

Весьма пригодные

LUI 75

Мелкие ограничения не более чем

на 1/4 территории

Пашни

Умеренно

пригодные

74-50

Средние ограничения не более чем

на 2/3 территории

Сенокосы

III

Слабо пригодные

50-26

Средние ограничения на 2/3

территории и не более одного

показателя с тяжелыми

ограничениями

Пастбища

Непригодные

Возможность использования

требует дополнительных

экономических обоснований

–

IV-а

Практически

непригодные

Имеются тяжелые ограничения на

2/3 территории

Для устранения

ограничений тре-

буются значите-

льные материаль-

ные затраты

IV-б

Непригодные

Тяжелые ограничения

Ограничения не

могут быть

устранены

Экологически ориентированные системы землепользования.

Адаптивно-ландшафтное земледелие

В настоящее время актуальным вопросом является коренное

изменение самого процесса формирования агрономических решений на

основе внедрения экологически сбалансированных систем земледелия с

широким привлечением возможностей современной техники, в том числе

компьютерной. В условиях общего дефицита ресурсов особое значение

приобретает их рациональное использование с привлечением наукоемких

технологий.

Особое место в современной аграрной науке имеет развитие

адаптивно-ландшафтных систем земледелия (АЛСЗ) – это «система

193

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, обеспечивающие устойчивость

агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия» [9]. Таким

образом, указанная система учитывает:

– общественные потребности в продукции сельского хозяйства;

– агроэкологические параметры земель (природно-ресурсные

свойства);

– агроэкологические требования сельхозкультур, их адаптивный

потенциал, средообразующее влияние и др.

Сущность адаптивно-ландшафтной системы заключается в

эффективном хозяйственном использовании земель с учетом их

дифференциации по агроэкологическим группам в соответствии с

конъюнктурой рынка, наличием природных и производственных ресурсов,

обеспечивающих устойчивость агроландшафта и воспроизводство

почвенного плодородия.

Этапы построения реальной АЛСЗ включают в себя

агроэкологическое картирование земель на единой концептуальной основе,

разработку проекта землеустройства, создание и внедрение банка данных,

максимально характеризующих объект управления – агробиоценоз, учет в

целостной оптимизационной модели всех ограничений и проверку

адекватности модельных решений при производственном внедрении.

Здесь для иллюстрации предлагается модель такой системы,

реализованной на базе Владимирского НИИСХ (г. Суздаль),

расположенного на землях Владимирского Ополья при информационной

поддержке, разработанной во Владимирском государственном

университете. Основное внимание уделено применению ГИС-технологий,

поскольку до последнего времени применение информационных систем в

земледелии было минимальным, хотя они позволяют организовывать

сельскохозяйственное производство более эффективно. Речь идет о

построении имитационных компьютерных моделей системы земледелия.

Проект по созданию автоматизированной системы планирования

посевных площадей предполагает разработку и построение

автоматизированной информационно-аналитической системы, состоящей

из следующих функциональных блоков:

194

– электронная почвенно-ландшафтная карта всей территории,

включающая информацию по агроэкологическим ресурсам территории, а

также информацию о транспортных путях, постройках и др.;

– электронная база данных, связанная с объектами электронной

карты, которая включает всю необходимую атрибутивную информацию, а

также содержит статистические данные по урожайности за последние

несколько лет;

– экспертный модуль для анализа показателей продуктивности для

различных культур за прошедший период;

– экспертный модуль, обеспечивающий поддержку принятия

решений по краткосрочному планированию землепользования

агроэкологических ресурсов (сроком от одного до трѐх лет);

– экспертный модуль, обеспечивающий поддержку принятия

решений при долгосрочном планировании землепользования

агроэкологических ресурсов исследуемого участка (сроком от трѐх лет и

более);

– интерфейсный модуль информационно-аналитической системы,

обеспечивающий взаимодействие с конечным пользователем системы

(агрономом, экспертом) без необходимости обеспечения технической

поддержки со стороны разработчика информационно-аналитического

комплекса.

В процессе разработки и реализации каждого блока проводился

детальный анализ адекватности его реальным условиям с целью

обеспечения наилучших параметров качества работы всей системы.

Электронная агроэкологическая карта исследуемой территории

В основу агроэкологического картирования заложена

агроэкологическая классификация, включающая, прежде всего,

определение групп земель по основным почвенно-экологическим

факторам и подгруппам – по интенсивности их проявления. Основными

факторами дифференциации здесь выступают степень гидроморфизма и

эродированность земель. Следует отметить, что различия между

подгруппами могут быть настолько велики, что определяют

необходимость применения различных систем земледелия.

Далее агроэкологические подгруппы разделяются на классы по

характеру почвообразующих пород; затем на подклассы по

гранулометрическому составу. Классификация предусматривает

подразделения земель по особенностям мезорельефа,

195

крутизне и экспозициям склонов, что позволяет идентифицировать

выделенные контуры с аналогичными микроклиматическими условиями.

С учетом всех перечисленных показателей специалистами

составляется комплексная детальная карта опытного участка.

Электронная карта строилась на основе составленной специалистами

карты почвенных ареалов и посевных площадей, содержащих информацию

об элементарных ареалах агроэкологического ландшафта (АЭЛ). Под

каждым таким ареалом понимается однородный почвенный контур,

участок на элементе мезорельефа, характеризующийся одинаковыми

геологическими, литологическими и микроклиматическими условиями.

Из элементарных ареалов агроландшафта формируются

агроэкологические типы земель, которые в отличие от пространственно

фиксированных ареалов по природным условиям представляют собой

систему, зависящую от адаптивных возможностей культур, условий

интенсификации возделывания. В свою очередь все ареалы

классифицируются с учетом возможностей преодоления

сельскохозяйственной культурой лимитирующих факторов среды.

Формирование почвенно-географических слоѐв карты

При построении электронной ГИС-карты были выделены семь

самостоятельных слоѐв:

– Почвы – для хранения информации об элементарных ареалах

агроэкологического ландшафта (ЭАЛ);

– Почвы 1 – для хранения информации об ЭАЛ, информация по

которым ещѐ не получена или не достаточно точна (вспомо-

гательный слой);

– Дороги – для хранения информации о дорожно-транспортных

путях, которая необходима при планировании посевных

территорий;

– Заселѐнные – для хранения информации о заселѐнных территориях;

– Реки – для хранения информации о речных каналах;

– Другие – для хранения информации об объектах других категорий;

– Водоѐмы – для хранения информации о водных бассейнах.

Реализация электронной версии карты производилась средствами

программного продукта ArcView GIS версии 3.1 (рис. 7.3).

Естественно, что на формирование посевных территорий большое

лимитирующее влияние оказывают не только элементы естественного

рельефа (реки, овраги, водоѐмы), но и расположение населѐнных пунктов,

транспортных путей и т.д.

196

Рис. 7.3. Карта с элементарными ареалами почв

Формирование информационных слоев карты

Следующим является этап формирования информационных слоев

карты. Для идентификации к каждому отдельно взятому ЭАЛ на

электронной карте ГИС, то есть каждому объекту слоя «Почвы», были

привязаны собственные номера и строки, содержащие кодировку для

отдельного элементарного участка. Каждому ЭАЛ присвоен уникальный

номер на всей территории карты (_ID) и строка параметров (EALCODE).

Строка EALCODE включает в себя исчерпывающую информацию об

агроэкологических параметрах элементарного ареала. Расшифровка строки

параметров ЭАЛ ведѐтся по приведѐнной ниже схеме.

Структура строки EALCODE в общем виде может быть представлена

в виде 1.2.3.4.5.6.7.8.9 (1-2Л.3.4.5.6), где каждая из цифровых позиций

обозначает следующее:

– 1, 2 – зональность,

– 3 – тип почвы,

– 4 – гранулометрический состав почвы,

– 5 – уклон склона,

197

– 6 – экспозиция склона,

– 7 – пятнистость почвенного покрова,

– 8 – контрастность почвенного покрова,

– 9 – сложность почвенного покрова,

– 1-2Л (в скобках) – тип почвы,

– 3 (в скобках) – освоенность,

– 4 (в скобках) – гранулометрический состав,

– 5 (в скобках) – содержание гумуса,

– 6 (в скобках) – кислотность почвы.

Указанный набор характеристик каждого элементарного ареала карты

ГИС позволяет выполнять различного вида анализ пригодности выбранной

посевной территории для той или иной сельскохозяйственной культуры.

Анализ рельефа земель сельхозугодий с применением ArcView GIS 3.1

Анализ рельефа проводится в 3 этапа:

– оцифровка контуров рельефа и точек с высотами с

гипсометрической карты;

– построение TIN-слоя по рельефу с нанесением слоев характеристик

земель в ГИС ArcView 3.1;

– построение GRID-поверхности рельефа с применением модуля 3D

Analyst в ArcView 3.1 (рис. 7.4);

Рис. 7.4. Карта расположения стоков по рельефу (слои: линии стоков, TIN-слой

рельефа, населенные пункты, дороги)

198

После этого в ArcView 3.1 по точкам с высотами с применением

дополнительного модуля 3D-Analyst методом интерполяции создается

GRID-поверхность рельефа, к которой были привязаны все основные слои

(дороги, речные бассейны, водоемы, населенные пункты) и наложены

слои с характеристиками земель (пример показан на рис. 7.5).

Рис. 7.5. Трехмерная карта с ЭАЛ (слои: GRID-поверхность, населенные пункты,

дороги, речные бассейны, ЭАЛ)

Экспертный модуль информационно-аналитической системы

Информационно-аналитический комплекс включает несколько

аналитических модулей, предназначенных для выполнения анализа

посевных территорий, а также для поддержки принятия решений при

планировании распределения культур по различным производственным

участкам:

– экспертный модуль для краткосрочного планирования;

– экспертный модуль для долгосрочного планирования.

Такое разделение аналитического блока системы обусловлено тем, что

при решении задач планирования на длительный период необходим учѐт

ряда дополнительных параметров. Так, при долгосрочном планировании

возникает необходимость более детального анализа севооборотов как для

однолетних, так и для многолетних культур.

Каждый из экспертных модулей имеет доступ к базе данных,

содержащей результаты анализа предоставленного пользователям

199

статистического материала по урожайности для различных культур на

протяжении нескольких десятков лет. Так, в результате проведѐнного

анализа были получены ориентировочные данные продуктивности для

различных культур в зависимости от типа почв, технологий

интенсификации, вида культур, произраставших на производственном

участке ранее, а также метеорологических параметров.

Результатом работы каждого из экспертных модулей информационно-

аналитической системы является оптимальное распределение

сельскохозяйственных культур по производственным участкам (пример на

рис. 7.6). При этом пользователю комплекса предлагаются количественные

оценки урожайности, а также ряда экономических параметров.

Рис. 7.6. Информационно-аналитическая система, оптимально распределяющая

сельскохозяйственные культуры по производственным участкам

Кроме отчета с результатами анализа, каждый из экспертных модулей

обновляет информацию электронной карты территории, которая, в свою

очередь, отображает слой карты с производственными участками,

засеянными оптимальным образом.

Созданный блок ГИС-системы явился базовым для дальнейшей

разработки пакетов технологий возделывания районированных культур

для трех возможных уровней интенсификации производства. Это

позволило включить «агрономический блок» в экономико-математическую

модель оптимизации деятельности сельскохозяйственного предприятия

как землепользователя и субъекта рыночной экономики.