Аграрные аридные геосистемы (агросистемы, агроландшафты) практически всегда характеризуются сложностью и разнообразием формирующих их природных условий и ресурсов, что вызывает необходимость мониторинга - фиксации, оценивания и прогнозирования последних, в том числе тепловых ресурсов (ТР) и теплообеспеченности (ТО) местности, в значительной мере предопределяющих структуру и режимы различных видов природопользования в заданных районах.
Главными направлениями исследований в рамках отмеченной проблемы следует считать установление или уточнение закономерностей внутригодовой и внутрирегиональной трансформации термического состояния степных агроландшафтов при условии их минимально достаточного атмосферного увлажнения (с величиной наименьшей влагоемкости корнеобитаемого слоя почвы не менее 0,7) и разработку теоретической базы и методического аппарата оценки эффективности использования их ТР, охватывающие следующие темы:
- выполнение обзора и анализа степени изученности обозначенной научной проблемы;
- определение главных метеорологических элементов, характеризующих термические факторы местности и процессы, их обусловливающие;
- изучение характера и установление параметров изменчивости показателей ТО и компонентов ТР под влиянием факторов, их предопределяющих;
- установление для заданных агроландшафтов особенностей внутрисезонного и территориального распределения ТР и проведение дифференциации региона исследования по степени его ТО;
- разработка системы специальных методов оценки эффективности использования тепловых ТР и ТО степных агроландшафтов;
- формулирование рекомендаций по повышению результативности эксплуатации ТР и информации о них в исследуемых агроландшафтах и агроценозах.
Учет природных и, в первую очередь, термических условий местности следует производить по данным зональных значений атмосферного увлажнения и теплообеспеченности территориально дифференцированных агросистем на основе традиционных агроклиматических показателей как индикаторов соотношения атмосферных осадков, ТР и ТО, типичные аридные геосистемы.
Информация о термическом состоянии геосистем использовалась многими отечественными специалистами-агрометеорологами - И.Г. Грингофом, Р.Э. Давидом, О. Д Сиротенко, Е. С. Улановой, Ю.И. Чирковым и другими. Поэтому по аналогии с трактовками основных понятий, процессов и терминов, связанных с ТР и ТО местности, даваемых в работах [2; 3] и др., можно сформулировать их базовые определения следующим образом:
- информация в природопользовании - совокупность данных о количественном, качественном и динамическом (прошлом, настоящем и будущем) биофизикохимическом состоянии природных ресурсов, их взаимосвязи, о потребности в информации для существующей или возможной формы социально-хозяйственной деятельности общества;
- информативность ландшафта - количество и качество информации, получаемой информируемым субъектом от конкретного природного, природно-антропогенного комплекса;
- информация о теплообеспеченности, тепловых ресурсах и их использовании - совокупность данных, содержащая количественные, качественные и динамические характеристики естественных тепловых запасов местности и состояние их эксплуатации в хозяйственных и социальных комплексах;
- информация экстренная - оперативно передаваемая информация об опасных, фактически наблюдаемых или прогнозируемых природных (в т.ч. метеорологических) явлениях, которые могут создавать дискомфорт, угрожать жизни и здоровью населения или наносить ущерб окружающей среде;
- информационные ресурсы (для теплообеспеченности) - массивы сведений о тепловых ресурсах и термическом состоянии ландшафта, содержащиеся в банках данных и информационных системах;
- стоимость использования термических ресурсов - цена эксплуатации определенного количества ТР, вовлеченного в производственный процесс;
- интенсивность сельскохозяйственного природопользования - степень и эффективность эксплуатации природных условий и ресурсов (включая тепловые) в агроландшафтах, определяемая уровнем фактической изменчивости их экологического состояния в сравнении с оптимальным.
Анализ традиционных методик, применяемых для оценки термического состояния любой территории, показывает, что большинство расчетных схем требует существенного обновления либо вследствие их устаревшей сущности, либо ввиду недостаточно полного и корректного учета природных факторов, специфичных для конкретного региона, обусловливающих теплообеспеченность степной агросистемы [1]. Это предполагает модернизацию существующих оценочно-прогностических способов через методические схемы, способные давать объективные результаты при определении параметров ТР и ТО местности.
При этом учет ТР через суммы активных температур воздуха (САТВ) как объективного показателя ТР для сезонных и внутрисезонных периодов может производиться согласно моделям, предложенным О.К. Рычко (1985), по схеме:
Д0, Д5, Д10→ Т, (1)
где Д0, 5, 10 - дата устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха соответственно через 0, 5, 10 С весной; Т - суммы активных температур воздуха, 0С - термические ресурсы для заданного сезонного или внутрисезонного периода, рассчитываемые с помощью аналитически выраженных зависимостей типа:
у = САТВ;
y = a Д + b;
y = a Д 2 + b Д и т.п.,
где y - сумма температур воздуха; Д - число дней в периоде; a - температура, выше которой начинается развитие растений; b - сумма разностей между наблюдаемой температурой и показателем a.
Определение эффективности эксплуатации ТР и информации о них предполагает рассмотрение ее основных экономических, социальных и экологических факторов и аспектов. Социальный, экологический и экономический аспекты эффективности природопользования рассматривались в последние десятилетия рядом исследователей [5-9], а применительно к ТР и ТО их характеристики в первом приближении можно получить, используя результаты, в табл. 1.
Таблица 1
Классификация условий и функций геосистемы, предопределяемых её термическим состоянием
|
Типы условий |
Виды функций |
|
Физические |
Определение значений испарения и конденсации; оценка интенсивности тепло-влагообмена между компонентами ландшафта, в т.ч. круговорота воды |
|
Биологические |
Установление сроков, периодов, термических пределов и темпов вегетирования растительности; определение уровня активности, жизнедеятельности животных, включая человека |
|
Биофизические |
Определение степени тепло-влагообеспеченности биогеоценоза и его компонентов |
|
Социальные |
Установление сроков и периодов осуществления социальной деятельности; оценка степени комфортности или дискомфортности термического состояния окружающей среды для человека - социума |
|
Экономические |
Установление сроков и периодов осуществления хозяйственной деятельности; определение уровня экономической эффективности использования тепловых ресурсов ландшафта |
|
Экологические |
Слежение за формированием и изменчивостью гидротермически специфичной экосистемы; оценка степени теплового загрязнения ландшафта |
В связи с тем, что применявшиеся в прошлом способы расчета экономической эффективности (ЭЭ) природопользования опирались на неэкологичные критерии отечественного централизованного планирования и заимствования аналогичной зарубежной практики подобных оценок и ввиду этого являются в настоящее время малоприемлемыми, возникает потребность разработки специальных новационных методов оценки ЭЭ (от эксплуатации отдельного вида природного - теплового ресурса), пригодных для решения соответствующих социальных, экономических или экологических задач [5].
Несмотря на повышение культуры земледелия, относительная зависимость продуктивности схк от погодных (в том числе термических) условий все еще значима, что определяет колебания урожаев от года к году. Поэтому информация о ТР необходима при расчетах ЭЭ ресурсопользования, особенно в специфичной природно-хозяйственной обстановке конкретного региона. К примеру, на формирование 10 ц урожая яровой пшеницы в агроклиматических условиях Оренбургской области необходимо затратить ТР в количестве 2000 0С , при достаточном увлажнении.
Обеспечение данными о ТР необходимо для более оперативного управления агротехническими приемами, предопределяемыми сложившимися и ожидаемыми метеорологическими условиями, а комплексное изучение закономерностей формирования урожая культурных растений в системе почва - растение - атмосфера возможно лишь на основе количественной оценки ТР как значимого геофизического фактора. Поэтому специалистам сельского хозяйства, в особенности растениеводства, необходимо уметь рационально использовать ТР для повышения продуктивности аграрного производства и получения максимально возможного комплексного социально-эколого-экономического эффекта, рис. 1.
Рис 1. Блок-схема алгоритма расчета экономической эффективности использования тепловых ресурсов аридной геосистемы
|
Тепловые ресурсы вегетационного периода |
↓
|
Тепловые ресурсы за расчетный (внутривегетационный) период |
↓
|
Экономическая эффективность за расчетный период для заданной агросистемы |
В соответствии с указанной блок-схемой рекомендуется следующий порядок расчета ЭЭ для двух компонентов агросистемы: агроценоз озимой пшеницы - агроценоз редиса. При этом в расчетной схеме учитываются: продолжительность климатически обусловленного вегетационного периода для Оренбургского района Оренбургской области - как отрезка времени, заключенного между датами перехода через 5 0С весной и осенью - Д5; срок окончания вегетации озимой пшеницы - С; сумма ТР за оставшийся до Д5 осенью период - Т5; сумма ТР, необходимая для формирования урожая редиса - ТР; урожайность редиса - У; стоимость единицы урожая редиса - Ц.
Дано: С наступил 20 июля, с Т5 равным 1600 0С, и тогда ТР составляет 500 0С. А с учетом исходных данных по С, Т5, ТР и величины урожая редиса 100 ц/га получим:
Т5 (1600 0С) / ТР (500 0С) = 3 урожая редиса (3 ∙ 100 = 300 ц).
Изложенная методическая схема расчета ориентирована на средние показатели урожайности схк и при использовании максимальных значений последней, соответственно, возрастет экономическая эффективность от эксплуатации недоиспользованных ТР.
Выводы
Анализ существующих методических моделей мониторинга и схем расчета эффективности использования ТР или информации о них свидетельствует о том, что они - относительно тепловых ресурсов - нуждаются в кардинальном усовершенствовании либо в разработке новых специальных методов.
Новационными методологическими положениями в данной работе следует считать разработанные региональные методы оценки эффективности использования ТР и данных о ТО, отражающих специфичные природно-хозяйственные условия конкретных аридных агроландшафтов.
Предлагаемые новационные базовые теоретические положения и методические алгоритмы возможно применять в качестве модельных и при определении других (материальных) природных ресурсов заданных участков геосистем мезо- и микромасштаба в природоресурсной агроэкологической, научной, проектной, образовательной, хозяйственной, информационно-ресурсной и других видах деятельности.
Рецензенты:
Постолов В.Д., д.с.-х.н., профессор кафедры землеустройства и ландшафтного проектирования Воронежского государственного аграрного университета им. Императора Петра I, г. Воронеж.
Зелепугин А.Д., д.э.н., профессор кафедры мировой и национальной экономики Воронежской государственной лесотехнической академии, г. Воронеж.