Введение к работе
Актуальность темы. При ведении современного земледелия и освое-ии территории не всегда учитываются законы развития экосистем. Пос-едствия этого особенно ярко проявляются в связи с нарастанием тех-огенного загрязнения и интенсивного использования природных ресур-ов. В свою очередь, изменение компонентов биосферы в результате азличного антропогенного воздействия влияет на экологическую ситуа-ию в целом и определяет продуктивность, а также устойчивость сель-кохозяйственного производства.
За последние годы больше внимания уделяется "экологизации" зем-епользования в России, организации "ландшафтного земледелия". Это ребует решения принципиально новых задач в области фундаментальных прикладных исследований. Объектами исследования должны стать эко-истемы различных уровней структурно-ландшафтной организации, начи-ая от отдельного участка (поля) до крупных территориальных единиц, остоящих из сочетания природных и агроэкосистем (А.Н.Каштанов, 993-1994; А.П.Щербаков, 1993-1994, Г.В.Добровольский, 1987-1993 и р.). Должно быть пересмотрено или проведено заново агрогеоэкологи-еское районирование территории России. В основе этого должен быть истемный анализ и ресурсно-экологический подход. Очевидна необходи-ость детальной агроэкологической экспертизы всех проектов хозяйс-венной деятельности и в том числе землепользования.
Получены данные, что именно сейчас региональные аспекты эколо-лческой ситуации во многом определяют уровень продуктивности и ка-ества урожая вплоть до отдельных полей. Достаточно упомянуть о труктуре землепользования, эрозионных процессах, агролесомелиора-яи, изменениях гидрологической ситуации, влияния атмосферных заг-язнений и т.д. Между тем, менее всего исследована динамика экосис-эм, составляющих территориальный комплекс (регион) размером от 50 э 10 000 кв. км., выделенный на основании оригинального физико-ге-графического районирования, границы которого обусловлены преиму-эственно природными условиями с учетом экологической и хозяйствен-зй специфики. Это существенно препятствует повышению эффективности травления ресурсоэксплуатирующими отраслями, в том числе и сельско-эзяйственным производством, на региональном уровне.
Вторым моментом рассматриваемой проблемы является недостаточная зоработанность методических принципов региональных экологических
- 4 -прогнозов (в том числе и агроэкологических). Нельзя сказать, чт данные вопросы не рассматривались. Различные исследователи отмечая ведущую роль имитационного математического моделирования с использс ванием современных вычислительных средств при проведении регионалї ного экологического прогноза. Основные направления решения даннь задач были намечены в конце 70-х, начале 80-х годов в работах Н.\ Моисеева и Ю.М. Свирежева и развиты в 80-х и 90-х годах в Институт системного анализа РАН. Важными достижениями этих работ было создг ние имитационных моделей, конструируемых на основе интегральных пс казателей. Пока интегральное моделирование является, в значительнс степени, чисто техническим приемом, совершенно недостаточно обоснс ванным с математической точки зрения.
В этой связи весьма актуально рассмотреть методологию зколоп-ческого прогноза динамики гео- и агроэкосистем, оценить возможное] ее применения к решению стратегических задач управления продуктж ностью земледелия и проведения экологических экспертиз на региональ ном уровне, провести корректное обоснование всего комплекса мєтодое применяющихся для решения прикладных задач.
Цели работы. Целями, диссертационной работы являются:
решение проблемы учета экологических факторов (почвы, раста тельности, климата, характеристик ладшафта и т.д.) на региональнс уровне в процессе управления сельскохозяйственным производством иной хозяйственной деятельности с использованием моделирования I ЭВМ;
обоснование корректности применения наиболее перспективных практической .точки зрения приемов и методов интегрального моделирс вания в агроэкологии;
адаптация существующих научных приемов экологического моделі-рования к решению задач управления продуктивностью земледелия и экс логических (агроэкологических) экспертиз;
создание единого информационно-вычислительного комплекса мс делей и вспомогательных методик обеспечения эксплуатации этих моде лей, позволяющего решать стратегические задачи оптимизации земле пользования на региональном уровне;
исследование ряда практических задач управления сельским хс зяйством в широком контексте регионального природопользования.
Научная новизна. В результате проделанной работы впервые:
- разработана компьютерная методика учета региональных эколоп
ческих факторов при прогнозировании тенденций изменения урожайное;
ельскохозяйственных культур, продуктивности лугов, пастбищ и оценки есурсно-экологического потенциала территории;
разработана методика применения интегральных показателей к остроению экологических моделей регионального уровня;
проведено обобщение имеющихся интегральных моделей динамики гдельных компонентов экосистем регионального уровня в одну комп-эксную систему регионального экологического прогноза;
выбраны и програмно реализованы методы управлящих параметров алгебро-дифференциальных уравнениях с жесткой структурой при модерований динамики геоэкосистем;
исследован ряд региональных проблем влияния экологической Эстановки на продуктивность земледелия и состояние возобновимых ре-урсов.
Практическая ценность. Внедрения.
Создан информационно-вычислительный комплекс моделей и вспомо-зтельных методик поддержки эксплуатации этих моделей с помощью ко-эрых были проведены исследования, подготовлены разделы проектов гроительства различных объектов. Автоматизированная система регио-зльного экологического прогноза использована автором данной работы следующих случаях:
- для обоснования претензии органов территориального управле-ія МАССР к администрации Чебоксарской ГЭС по ущербу для возобновили природных ресурсов (Россия);
для выбора наилучшего варианта теплоснабжения г. Семипала-шска (Казахстан) и обоснования выбора стратегии развития энергети-\ региона;
экологических экспертиз проектов строительства и эксплуатации шкедской ГЭС на р. Кура (Азербайджан) и Тургайской ГРЭС на терри-)рии Кустанайской области в прибрежной зоне озера Кушмурун (Казахс-ш) с учетом последствий для сельского хозяйства;
при проведении оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) ізличньїх вариантов развития теплоснабжения г. Бийска. реализации эоектов строительства и эксплуатаци Бийской ТЭЦ-2 (Россия), Новой
Белорусской ГРЭС (п. Зельва, Белоруссия) и Интинской ГРЭС (Республи ка Коми, Россия);
при экологической экспертизе хозяйственной деятельности Hi Приобском, Приразломном, Верхне-Салымском, Западно-Сальшском, Угутс ком и Киняминском нефтегазовых месторождениях Тюменской області (Россия), а такне для ОВОС различных вариантов развития нефтегазово-го комплекса в Среднем Приобье, включая последствия обустройства отдельных месторождений;
при проведении ОВОС эксплуатации Саратовской ТЭЦ-1, Саратове-кой ГРЭС, Калинградской ТЭЦ-2, Балаковской ТЭЦ, Самарской ТЭЦ-2, j также последствий различных вариантов развития схем теплоснабжени: городов Самары и Пензы с учетом ресурсно-экологической и агроэколо-гической ситуации в регионе (Россия);
оценки текущего состояния и последствий хозяйственного развития Омского региона для определения экологического статуса г. Омск; (Россия).
Созданная информационная технология была рекомендована к практическому использованию в качестве инструментария для проведени: экологической экспертизы; оценки воздействия на окружающую сред; объектов промышленности, энергетики, сельского хозяйства и траспор-та; оптимизации стратегии использования возобновимых природных ресурсов; для обеспечения информационной поддержки принятия решений I области природопользования, экологической безопасности и выделеню зон экологического бедствия Комитетом по вопросам экологии и рационального использования природных ресурсов ВС РФ (1991-1993), Госком-севером РФ (1991), ВНИТШЭНЕРГОПРОМом (1991), Госкомприродой Р< (1991), Минэкологией РФ (1992).
Личный вклад. Основные результаты диссертационной работы был получены автором сомостоятельно.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены: н; Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы повышения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия" (1988), на Всесоюзної совещании "Агрофитоценозы и экологические пути повышения их стабильности и. продуктивности" (Ижевск, 1988), на VII Всесоюзном сьезді почвоведов (Новосибирск, 1989), на совещании руководителей отделої Государственной .экологической экспертизы территориальных комитета Госкомприроды РСФСР (1991), на НТС Гипротюменнефтегаза (Тюмень, 1991), на научно-практической конференции "Агрометерологические ресурсы и продукционные процессы в растениеводстве" (Киев, 1991), нг
- 7 -Іервом межреспубликанском семинаре по проблемам экологческой зкспер-'изы (Алма-Ата, 1991), на совещании в Главном управлении науки, тех-юлогий, нормативов и информации Минэкологии России (1992), на сове-іании-семинаре "Методика применения автоматизированной системы реги-інального экологического прогноза при решении задач управления при-юдопользованием и экологической экспертизы" (1992), на Международ-[ом симпзиуме по длительным опытам с удобрениями (Варшава-Краков, [ольша, 1993), на Международной конференции "Аэрокосмические методы "еологических и экологических исследований" (С.-Петербург, 1994), на іабочем совещании в Минсельхозпроде РФ "Информационно аналитическое обеспечение радиологического мониторинга в агропромышленном комплек-:е" (1995), на конференции "Эффективность применения средств химизации и продуктивность сельскохозяйственных культур" (1995), на Между-іародной научно-практической конференции "Безопасность жизнедеятель-юсти в Сибири и на Крайнем Севере" (Тюмень, 1995). на семинарах от-іела системной экологии ИСА РАН (1988-1995), на-биологическом, меха-ико-математическом факультете и факультете почвоведения МГУ им. [.В. Ломоносова - (1988-1995).
Отдельные разделы данной работы выполнены в рамках ряда госу-;арственных научно-исследовательских и технических программ: "Эколо-ия России" (1992), "Экологическая безопасность России" (1993-1995), Глобальные изменения природной среды и климата" (1993-1995).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 38 работ, из них: монографии, 6 брошюр и препринтов.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из оглавления, ведения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы _Г~названий). Объем диссертации составляет гг^ страниц.
Классификационная характеристика. В диссертации разработаны и атематически обоснованы принципы построения имитационных моделей егиональных геоэкосистем для экологических экспертиз и управления родуктивкостью земледелия. Совокупность полученных результатов яв-яется теоретическим обобщением и развитием исследований в указанном аправлении. С практической точки зрения полученные ' результаты редставляют собой решение задачи, имеющей важное прикладное значене: создание автоматизированной системы для поддержки принятия рвений при оценке воздействия на окружающую среду, а также экологи-еской экспертизы для выработки стратегий развития земледелия и оп-имизапии использования природных ресурсов.
