Введение к работе
Актуальность темы. Произошедшие в начале 90-х годов изменения в политической и экономической обстановке выдвинули на первый план и обострили ряд проблем, решение которых непосредственно связано со становлением и укреплением реального суверенитета Беларуси. Одной из них является проблема рационального использования природных ресурсов как материальной основы социально-экономического развития республики.
Разработка теоретических и прикладных основ анализа агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси и рассмотрение вопросов их реализации в практике сельскохозяйственного производства республики является существенным вкладом в решение этой проблемы.
Сложность выполнения научных разработок в области рационального природопользования, обусловленная необходимостью учета при их реализации целого ряда природных закономерностей и антропогенных факторов, вызывает необходимость вести широкие поисковые исследования, идти различными путями к их решению, используя для этой цели материалы и методы смежных с физической географией наук.
Задача агроэкологической оценки ресурсов и условий произрастания сельскохозяйственных культур решается на стыке агрометеорологии, биологии, ландшафтоведения, почвоведения и других наук. Несмотря на значительный объём исследований, выполненных с помощью традиционных подходов к оценке землепользовании, они не могут удовлетворить постоянно возрастающие запросы практики и не всегда соответствуют современному уровню развития науки. Теоретические и прикладные вопросы оценки агроэкологического потенциала ландшафтов, как самостоятельная задача, рассмотрены пока ещё недостаточно.
Достигнутый уровень развития агроландшафтных исследований и моделирования продукционного процесса сельскохозяйственных культур позволяет комплексно подойти к проблеме оценки агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси. Для её решения нами предложен новый метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов, основанный на синтезе концепции максимальной продуктивности сельскохозяйственных растений /Гооминг,1984/ и ландшафтко-экологического подхода /Исаченко.1980,1991/ с использованием методологии системного анализа, базирующейся на математическом моделировании природных и природно-антропогенных объектов и процессов.
Связь работы с крупными научными программами, темами. Диссертационная работа является составной частью НИР: "Антропогенные ландшафты БССР, их оптимизация и охрана" выполненной в 1981-1985 годах согласно планам НИР БГУ, АН БССР по проблемам биосферы в рамках заданий АН СССР и программы ЮНЕСКО "Человек и биосффа"; "Разработать принципы ландшафтно-экологического обоснования рациональной организации
—2 — сельскохозяйственных территорий" выполненной в 1986-1990 годах согласно планам НИР БГУ и МГПИ, программ Минвуза СССР и АН БССР "Мелиорация"; "Разработка научных основ и практических рекомендаций территориальной организации агроландшафтов, обеспечивающих их высокую экологическую устойчивость" выполненной в 1991-1995 годах согласно плану НИР БГУ, Республиканской научно-технической программы "Охрана природы" и программы АН РБ "Природопользование"; "Разработка научной концепции схемы рационального природопользования Белорусского Поозерья", выполненной в 1991-1994 годах согласно распоряжению Совета Министров Республики Беларусь №582р от 31.10.1991г.
Цель и задачи исс л е до в а н и я. Основной це л ью диссертации является дальнейшее развитие теории сельскохозяйственной оценки ландшафтов, создание и реализация метода анализа их агрозкологичесного потенциала на основе многолетнего изучения ПТК Беларуси.
В качестве основных при решении поставленной проблемы рассматривались следующие задачи:
-
Разработать теоретические и методические основы анализа агроэкологи-ческого потенциала ПТК.
-
Предложить новый метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов.
-
Создать базовую динамико-статистическую модель оценки агроэкологического потенциала ландшафтов.
-
Разработать методику и выполнить оценку агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси на региональном и локальном уровнях применительно к основным сельскохозяйственным культурам, возделываемым в республике.
-
На основе анализа агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси оценить агроэкологические ресурсы административных районов республики, эффективность проведения мелиоративных мероприятий и воздействий возможных изменений климата на сельскохозяйственную продуктивность ландшафтов.
-
Разработать рекомендации по оптимизации структуры посевных площадей сельскохозяйственных культур с учетом агроэкологического потенциала ПТК Беларуси.
Научная новизна полученных результатов. Исходя из современных теоретических и методологических положений физической ГеОГра-фи.1 и ландшафтоведения разработаны вопросы теории, методики и практики анализа агроэкологического потенциала ПТК.
Впервые получены следующие научные результаты:
- теоретически и методически обосновано использование системы уравнений энергетического, водного и биогеохимического балансов для анализа функції-
— з —
онирования ландшафтов и расчета их агроэкологического потенциала;
выявлены закономерности пространственно-временной изменчивости составляющих системы уравнений балансов для различных ландшафтных уровней;
предложен новый метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов, основанный на синтезе концепции максимальной продуктивности сельскохозяйственных культур и ландшафтно-экологического подхода с использованием методологии системного анализа, базирующейся на математическом моделировании природных и природно-антропогенных объектов и процессов;
создана базовая динамико-статистическая модель оценки агроэкологического потенциала ландшафтов, определены параметры модели и установлены функции влияния агроэкологических факторов на продуктивность основных сельскохозяйственных культур возделываемых в Беларуси;
предложены комплексные показатели: степени неблагоприятности климатических условий, уровня использования агроклиматических ресурсов и уровня реализации агроэкологического потенциала ландшафтов;
разработана методика и выполнена оценка агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси на региональном и локальном уровнях;
дана количественная оценка агроэкологических ресурсов административных районов Беларуси применительно к возделыванию основных сельскохозяйственных культур;
оценена эффективность проведения мелиоративных мероприятий в видах ландшафтов Поозерской провинции, родах ландшафтов и ландшафтных провинциях Беларуси;
разработаны сценарии воздействия возможных изменений климата на продуктивность сельскохозяйственных культур в ландшафтах республики;
на основе предложенного метода анализа агроэкологического потенциала ландшафтов и симплексного метода линейного программирования разработаны рекомендации ло оптимизации размещения посевов зерновых культур с учетом агроэкологических ресурсов ландшафтов Беларуси.
Практическая значимость полученных результатов.
Проведенные исследования направлены на более рациональное использование естественных ресурсов ландшафтов Беларуси и развитие научно-методической базы агрометеорологического обеспечения сельского хозяйства республики.
Разработка нового метода анализа агроэкологического потенциала ПТК вносит существенный вклад в развитие теории и методологии прикладных агро-ландшафтных исследований. Предложенные методика и динамико-статистическая модель оценки агроэкологического потенциала ландшафтов теоретически обоснованы, прошли апробацию и могут быть применены при проведении аналогичных исследований в других регионах.
На основе выполненных исследо заний установлены количественные харак-
— 4 — теристнки агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси на региональном и локальном уровнях, определены агроэкологические ресурсы административных районов республики. Определены недоборы урожайности, обусловленные недостаточно рациональным использованием агроэкологических ресурсов ландшафтов Беларуси. Количественно оценена эффективность проведения мелиоративных мероприятий в видах ландшафтов Поозерской провинции, родах ландшафтов и ландшафтных провинциях Беларуси. Предложены рекомендации для более рационального, перспективного размещения посевов и оптимизации структуры посевных площадей сельскохозяйственных культур, в разрезе административных районов и областей, с учетом агроэкологических ресурсов ландшафтов Беларуси.
Результаты исследований предназначены для использования планирующими и сельскохозяйственными организациями республики", при планировании и проведении различных мелиоративных и хозяйственных мероприятий; для более рационального и перспективного размещения посевов сельскохозяйственных культур; для количественной оценки степени окультуренности почв и уровня интенсификации использования агроэкологических ресурсов; для оценки влияния климатических и антропогенных воздействий на сельскохозяйственную продуктивность ландшафтов Беларуси. Они так же предназначаются для агрометеорологического обеспечения сельскохозяйственного производства подразделениями Комитета по гидрометеорологии республики Беларусь.
Материалы диссертации внедрены и применяются подразделениями Комитета по гидрометеорологии Республики Беларусь и Всеросийскнм НИИ сельскохозяйственной метеорологии в качестве режимно-справочного материала для целей афоклиматического обеспечения сельскохозяйственного производства. Они также реализованы при разработке схемы "Рационального природопользования и охраны природы Белорусского Поозерья" и используются в учебном процессе Белорусского госпедуниверситета, Гродненского госуниверситета. Одесского гидрометеорологического института.
Экономическая значимость полученных результат он.
Осуществлена реализация динамико-статистической модели оценки агроэкологического потенциала ландшафтов на языке Турбо Паскаль 7.0 для IBM -совместимых персональных компьютеров. Оформление интерфейса соответствует международным стандартам и может выступать в качестве конкурентоспособного программного обеспечения в научно-исследовательских, учебных и коммерческих целях в области физической географии, ландшафтоведения, агрометеорологии и геоэкологии.
Основные положения диссертаики выноси мыс и а защит у. Предметом защиты являются впервые сформулированные, разработанные и установленные автором:
— 5 —
теоретические и методические основы анализа агроэкологического потенциала ПТК на региональном и локальном уровнях, его расчёт и использование в практике рационального природопользования Беларуси;
новый метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов, основанный на синтезе концепции максимальной продуктивности сельскохозяйственных культур и ландшафтно-экологического подхода с использованием методологии системного анализа, базирующейся на математическом моделировании природных и природно-ангропогенных объектов и процессов;
методика и динамико-статистическая модель оценки агроэкологического потенциала ландшафтов, основанные на анализе функционирования ПТК посредством исследования системы уравнений энергетического, водного и биогеохимического балансов ландшафтов;
закономерности пространственной изменчивости агроэкологических характеристик ПТК на региональном и локальном уровнях, оценка агроэкологического потенциала ландшафтов Беларуси применительно к возделыванию основных сельскохозяйственных культур;
оценка агроэкологических ресурсов административных районов Беларуси, рекомендации по оптимизации структуры посевных площадей зерновых культур в республике, оценка изменений агроэкологического потенциала ландшафтов при проведении мелиоративных работ, сценарии вариаций продуктивности сельскохозяйственных культур при возможных колебаниях климата Беларуси.
Личный вклад соискателя. Автором сформулированы и обоснованы защищаемые теоретические и методические положения, предложен новый метод анализа агроэкологического потенциала ландшафтов, разработана методика и динамико-статистическая модель оценки агроэкологического потенциала ландшафтов, установлены закономерности пространственной изменчивости агроэкологических характеристик ПТК на региональном и локальном уровнях, оценен агроэкологический потенциал ландшафтов и административных районов Беларуси, разработаны рекомендации по оптимизации структуры посевных площадей зерновых сельскохозяйственных культур в республике, оценены возможные изменения агроэкологического потенциала ландшафтов при проведении мелиоративных работ, разработаны сценарии вариаций продуктивности сельскохозяйственных культур при вероятных колебаниях климата в Беларуси.
При выполнении совместных НИР участие автора заключалось в составлении научных программ, сборе и обработке полевых и фондовых материалов по теме, анализе и интерпретации результатов , написании глав и разделов научных отчетов . В изданных в соавторстве научных публикациях соискатель разрабатывал теоретические и методические положения, принимал участие в расчетах, анализе полученных данных и написаі .и текста.
Апробация результатов д и с с е р т а ц и и. Результаты иссле-
—6—
дований докладывались и обсуждались на 38 съездах, конференциях, совещаниях, в том числе на VIII съезде Географического общества СССР ( Киев, 1985 ), IV и V съездах Белорусского Географического общества ( Брест, 1989; Минск, 1994), I съезде почвоведов Беларуси ( Гомель, 1985 ), Международной конференции " Окружающая среда и качество жизни в Центральной и Восточной Европе: проблемы перехода" (Брно, 1994), Международной конференции Международного географического союза " Глобальные изменения и география" (Москва, 1995), Межреспубликанской научной конференции "Региональные гидрометеорологические исследования" (Паневежис, 1979), Всесоюзной научной конференции "Мелиорация, использование и охрана почв Нечерноземной зоны" (Москва, 1980), Всесоюзной школе-семинаре " Математическое моделирование в агрометеорологии" (Тбилиси, 1980), на заседании координационного совета Минвуза СССР по антропогенному ландшафтоведению (Минск, 1983), Всесоюзной научно-практической конференции " Вопросы химизации сельскохозяйственного производства и пути повышения плодородия почв" (Москва, 1985), Всесоюзном совещании "Структура почвенного покрова, ее учет и преобразование в процессе сельскохозяйственного использования земель " (Минск, 1985), VII Всесоюзной конференции по мелиоративной географии (Ровно, 1986), Всесоюзной конференции "Географические системы: Проблемы функционирования, моделирования и управления" (Казань, 1987); VII Всесоюзном совещании по ландшафтоведению "Теоретические и прикладные проблемы ландшафтоведения,, (Львов, 1988), Всесоюзной конференции "Ноосфе-рагенез: постановка и пути решения проблемы" (Кишинев, 1990), Всесоюзном рабочем совещании "Проблемы экологохозяйственного состояния территории и составления экологических карт" (Коломна, 1990), Региональном совещании по полевым практикам (Минск, 1991), Республиканской научной конференции "Экологическое и социально-экономическое обоснование региональных схем рационального природопользования" (Минск, 1993) и других конференциях регионального, республиканского и межвузовского уровней (1977- 1995 гг.).
Опубликован и ость результатов. По теме диссертации опубликовано 46 научных работ, в том числе 2 монографии, учебное пособие, 16 научных статей и 27 тезисов докладов конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 265 стр. машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, приложения и содержит 53 таблицы, 47 рисунков, 41 стр. приложений. Список использованной литературы насчитывает 341 наименование.