4 ВВЕДЕНИЕ
Территориальная организация общества во многом обусловлена количеством и качеством имеющихся земельных ресурсов. Земля является важнейшей частью окружающей природной среды. Она характеризуется пространством, рельефом, климатом, почвенным покровом, растительностью, недрами, водами и служит' главным средством производства в сельском и лесном хозяйстве, а также пространственным базисом для размещения предприятий и организаций всех отраслей народного хозяйства (ГОСТ 26640-85). К отличительным особенностям земли как средству производства относятся ее пространственная ограниченность, постоянство местонахождения и незаменимость. По данным государственного земельного учета земельный фонд Российской Федерации на 1 января 2000 года составил 1709,8 млн. га. среди земельных угодий 62,0% занимают леса и кустарники, причем около 80% их общей площади сосредоточено в Сибири и на Дальнем Востоке. Площадь земель сельскохозяйственного назначения, составляет 25,8%, из которых лишь 13% используется под сельскохозяйственные угодья. При этом распаханность сельскохозяйственных угодий не превышает 8%. Под промышленными объектами и сооружениями, транспортом и т.д. находится около 1,0% территории страны. Под водными объектами расположено 1,6% общей площади России. Населенные пункты занимают 1,1%, земли особоохраняемых территорий - 1,8%, а земли запаса - 6,7% [109].
В период с 1991 по 1997 годы в России была ликвидирована государственная монополия на землю. К 2000 году в собственности граждан России находилось уже 8,2 млн. га. земли. Однако проведение мероприятий по социально-экономическим преобразованиям в земельных отношениях не обеспечило эффективность использования земель. Во
время земельной реформы возросли потери ценных земельных угодий, продолжилось истощение почв, снизилась их устойчивость к антропогенным воздействиям, все это представляет реальную угрозу национальной безопасности нашей страны. В этих условиях большое значение имеет разработка научно-методических основ оценки земельных ресурсов с точки зрения их благоприятности для различных видов функционального использования. Результаты такой оценки будут способствовать обеспечению всестороннего учета природных возможностей ландшафтов при их антропогенном освоении и упорядочении пространственной структуры. Информационной базой оценки должен являться государственный мониторинг земель, который призван обеспечивать органы государственного и муниципального управления земельными ресурсами и землеустройством всесторонней информацией об использовании, охране и качественном состоянии земель [10, 123, 128, 180].
Наибольшее беспокойство из земельных ресурсов, особенно в Нечерноземной зоне России, вызывает состояние земель сельскохозяйственного назначения, плодородие которых катастрофически снизилось. В настоящее время почти 33% сельскохозяйственных земель России имеют кислые почвы, 26,4% пашни характеризуются низким содержанием фосфора, а 10,3% калия [109].
Обширная территория нашей страны создает ошибочное представление о неисчерпаемости сельскохозяйственных земель. Фактически же земельные ресурсы России крайне ограничены для сельскохозяйственного использования, это обусловлено природно-климатическими особенностями территории, негативным антропогенным воздействием и нерациональным использованием земель. Вопросам оценки состояния и территориальной организации, существующих природно-аграрных систем посвящено множество отечественных и
зарубежных работ, отметим лишь некоторые из них: [31, 32, 35,43, 50, 58, 93,96,97,98, 101, 118, 123, 155, 156, 157, 160, 161, 162, 163, 168, 169, 176, 177] и др. Однако, научно-методические основы оценки земель как сельскохозяйственного, так и не сельскохозяйственного назначения, с точки зрения их благоприятности для аграрного освоения, разработаны еще не достаточно. В результате этого, земли имеющие высокое плодородие и устойчивость к производству сельскохозяйственной продукции часто используются под застройку, промышленное освоение и другие виды природопользования.
Цель и задачи исследования. Разработка методики эколого-географической оценки благоприятности земель северо-запада нечерноземной зоны России для аграрного освоения.
Для реализации поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Сформулирован и обоснован понятийный аппарат, необходимый для проведения исследований.
2. Разработаны принципы эколого-географической оценки благоприятности земель для аграрного освоения.
3. Определены физико-географические факторы, влияющие на благоприятность земель северо-западной части нечерноземной зоны России для аграрного освоения.
4. Выявлены негативные геоэкологические процессы, возникающие при аграрном освоении территории в северо-западной части нечерноземной зоны России, и определены факторы их формирующие.
5. Выбраны модели для оценки выявленных негативных геоэкологических процессов.
6. Разработана методика оценки устойчивости ландшафта к упрощению структуры растительного покрова.
7. Создана и реализована в среде ГИС методика эколого-географической оценки благоприятности земель для аграрного освоения.
8. Выполнена апробация созданной методики на примере оценки благоприятности земель природно-хозяйственной системы бассейна реки Оять (северо-восток Ленинградской области) для аграрного освоения.
Объект исследования. В качестве объекта исследования выступает природно-хозяйственная система «речной бассейн» — сложное интегральное образование, состоящее из тесно взаимосвязанных и взаимообусловленных природных и природно-антропогенных геосистем, функционирующих в пределах речного бассейна как единое целое [17, 62, 125, 126, 147].
Предмет исследования. Предметом исследования является эколого-географическая оценка земельных ресурсов ландшафтов в пределах природно-хозяйственной системы «речной бассейн», с точки зрения благоприятности их использования под сельскохозяйственное освоение.
Научная новизна. В ходе диссертационного исследования впервые:
• разработаны принципы эколого-географической оценки благоприятности земель для аграрного освоения;
• выявлены негативные геоэкологические процессы, возникающие при аграрном освоении территории в северо-западной части нечерноземной зоны России;
• разработана методика оценки устойчивости ландшафта к упрощению структуры растительного покрова;
• создана методика эколого-географической оценки земельных ресурсов ландшафтов, для определения благоприятности их использования под сельскохозяйственное освоение;
• выполнена многокритериальная оценка благоприятности земельных ресурсов для аграрного освоения.
8
Обоснованность и достоверность исследования. Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертационном исследовании, обеспечивается использованием апробированной методологии и применением современных методов исследования природных объектов, а также практическим опытом по оценке состояния и проектированию природно-технических систем.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
• принципы эколого-географической оценки благоприятности земель для аграрного освоения;
• анализ негативных геоэкологических процессов, возникающих при аграрном освоении территории в северо-западной части нечерноземной зоны России и факторы их обуславливающие;
• методика оценки устойчивости ландшафта к упрощению структуры растительного покрова;
• методика эколого-географической оценки земельных ресурсов ландшафтов, для определения благоприятности их использования под сельскохозяйственное освоение реализованная в среде ГИС;
• результаты апробации созданной методики на примере оценки благоприятности земель природно-хозяйственной системы бассейна реки Оять (северо-восток Ленинградской области) для аграрного освоения.
Практическая значимость и внедрение. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы для эколого-географической оценки благоприятности земельных ресурсов под сельскохозяйственное освоение. Они являются составной частью научно-методического обеспечения для формирования на бассейново-ландшафтной основе экономически эффективных и экологически безопасных природно-хозяйственных систем. Разработанная методика внедрена в практику, что подтверждено актом о внедрении, полученном от «Пермского кадастрового центра»
Апробация результатов работы. Результаты выполненных исследований были представлены на пятой и шестой научно-практических конференциях «Социально-экономическое развитие и экологическая безопасность регионов России» (СПб, 2002, 2003), на международном симпозиуме «Межрегиональные проблемы экологической безопасности» (Сумы, Украина, 2003), на VI Международной специализированной конференции и выставке «Акватерра» (СПБ, 2003), на VII Международных научных чтениях "Белые ночи - 2003" (СПб, 2003). Методологические и методические аспекты решаемой проблемы докладывались и получили одобрение на научных семинарах факультета географии и геоэкологии СПбГУ и инженерно-строительного факультета СПбГПУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 статей, ее основные положения включены в монографию.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 180 наименований. Общий объем диссертации 169 страниц машинописного текста, 65 рисунков, 20 таблиц.
10
I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ БЛАГОПРИЯТНОСТИ ЗЕМЕЛЬ ДЛЯ АГРАРНОГО ОСВОЕНИЯ.
1.1. Сущность понятия эколого-географическая оценка земель.
Несмотря на широкое развитие эколого-географических исследований до настоящего времени еще не разработан единый понятийный аппарат в этой области знаний, что создает расплывчатость суждений и усложняет использование результатов исследований в практической деятельности. Поэтому в начале работы рассмотрим сущность основного понятия данного исследования - эколого- географическая оценка земель.
Оценивание природных тел и явлений является одной из форм отражения взаимодействия между обществом и природой. Ввиду того, что сами по себе природные тела и явления не обладают ни полезностью, ни вредностью необходимо четко указывать, что является объектом оценки, и в интересах, какого субъекта она производится. Исходя, из вышесказанного, оценкой будем называть процесс установления соответствия объекта оценки требованиям, предъявляемым к нему со стороны субъекта, выраженным в нормативном виде или других оценочных категориях. В виду того, что каждая оценка субъективна, о близости двух оценок можно говорить лишь в том случае, если существует близость позиций субъектов оценки.
По отношению к процессу оценивания оценки могут быть подразделены на прямые и косвенные. Прямые оценки устанавливают значимость объекта по совокупности свойств его характеризующих. Косвенные оценки сводятся к установлению значимости объекта по показателям, отражающим функциональные и корреляционные
11
взаимосвязи между оцениваемыми свойствами. Следовательно, эти оценки отражают достоинства, и недостатки объекта не напрямую, а опосредовано.
По проявлению признаков системности оценки могут быть подразделены на частные, комплексные и многокритериальные оценки. Частные оценки представляют собой сопоставление отдельных исходных характеристик с принятыми фоновыми уровнями и нормами. Это, как правило, покомпонентные оценки, определяющие положительную или отрицательную значимость объекта. Частные оценки являются традиционными для географических и экологических исследований. Они составляют основу комплексных и многокритериальных оценок природных и природно-хозяйственных систем.
Комплексные оценки в отличие от частных устанавливают значимости объекта по совокупности показателей. Термин совокупность обозначает множество показателей, обладающих некоторыми общими свойствами, существенными для характеристики объекта, но не обязательно находящимися в системных связях друг с другом. Комплексные оценки, как правило, не являются системными, т.к. понятия «комплекс» и «система» не тождественны друг другу. Это наиболее перспективные, но наименее разработанные и унифицированные оценки. Основоположником комплексного подхода к изучению природной среды является В.В. Докучаев. Его идеи в последствии были развиты Л.С. Бергом, А.И. Воейковым и другими учеными. По словам B.C. Жекулина комплексный подход основан на понимании отдельных компонентов природы как части целого, признании взаимосвязанности явлений и процессов в природе, их взаимообусловленности [59].
Многокритериальные (синтетические) оценки устанавливают значимость объекта путем построения вектора значений нормированных показателей, характеризующих данный объект или путем свертки
12
информации о состоянии объекта в виде некоторой функции желательности. Эти оценки являются системными, они предполагают необходимость проведения определенной процедуры свертывания информации, которая представляет собой целенаправленный процесс, базирующийся на четко сформулированных принципах выбора или конструирования наиболее информативных переменных системы — индексов ее состояния. Такие индексы могут быть представлены одним числом (одномерный индекс) или набором чисел (многомерный индекс) [54, 56].
Результаты оценки принято выражать в виде двух основных форм: словесной и цифровой. Словесная форма представляет собой качественную характеристику результатов оценки, подразделенную на fc сравнительные градации, например, «благоприятные», «относительно
благоприятные», «средней благоприятности», «относительно неблагоприятные», «неблагоприятные», а цифровая форма представляет собой запись словесной формы в баллах, рангах, категориях или прямых расчетных показателях.
Для более глубокого понимания особенностей эколого-географической (геоэкологической, географо-экологической) оценки природной среды рассмотрим специфику экологической оценки.
Ю.П. Одум считает, что основной задачей экологической оценки природной среды является ответ на вопрос: сколько организмов населяют данную местность, где и когда их можно встретить и почему? [100, 101]. При этом по его мнению, в качестве субъекта оценки должны выступать биологические системы надорганизменного уровня.
Н.Ф. Реймерс рассматривает экологическую оценку природной среды как процесс определения состояния среды жизни или степени воздействия на нее каких-либо факторов (с учетом динамики воздействия) [117]. К сожалению, автор не раскрывает смысл термина «среда жизни». Можно
13
предположить, что среда жизни в его понимании равнозначна среде обитания, сформулированной автором как совокупность абиотических и биотических условий жизни организма.
А.Ф. Алимов считает, что экологические оценки природной среды применяются для исследования структуры и функционирования живых систем надорганизменного уровня в естественных и измененных условиях с целью их рационального использования и оптимальной эксплуатации для удовлетворения потребностей людей [4]. При этом автор делает вывод, что экология является сугубо биологической наукой. Рассматривая задачи экологических исследований на современном этапе, А.Ф. Алимов отмечает, что основной задачей фундаментальной экологии является разработка теории устойчивого и сбалансированного функционирования экологических систем. Это требует дальнейшего развития эколого-физиологических исследований, исследований в области популяционной и функциональной экологии, изучения взаимосвязи структуры и функции сообществ организмов и экосистем, исследования потоков информации в системах надорганизменного уровня. Прикладная экология, по мнению автора, должна на основе теоретических разработок выполнять конкретные экологические оценки и прогнозы.
А.Н. Ласточкин отмечает, что экологическая оценка ориентирована на определение влияния условий среды на морфологические и физиологические особенности организмов, их численность, формирование и развитие сообществ [88].
В.В. Дмитриев под экологической оценкой природной среды понимает: 1) определение степени пригодности природных комплексов и их компонентов для жизни организмов; 2) параметрическое определение состояний природной среды, обеспечивающих существование сообществ живых организмов, характерных для этих состояний в условиях естественного или антропогенного режимов их развития; 3) получение на
14
многокритериальной основе «портрета экосистемы» и соотнесение его с «эталонным портретом» той же экосистемы; 4) субъект объектная критериальная оценка состояния природного объекта с позиций устойчивого функционирования биоценозов, сохранения в них естественного хода сукцессионных процессов или с позиций степени пригодности (потенциальной полезности) его для человека (общества) [54, 56]. При этом он обращает внимание на то, что каждое из приведенных определений содержит какую-либо черту важную для различных специалистов (географа, биолога, эколога, математика и т.д.) создающих «портреты природных экосистем».
А.Г. Исаченко утверждает, что любая экологическая оценка биоцентрична, в ней исследуется только одна сторона взаимодействия в системе жизнь-среда, т.е. те связи, которые направлены на живое, а взаимосвязи в абиотической части системы и обратные связи, направленные от живого к неживому по существу остаются вне интересов исследователя [67]. Кроме того, автор акцентирует внимание на слабости экологической оценки природной среды, которая, по его мнению, заключается в «безразмерности» основных категорий оценки, т.е. в неопределенности ее пространственных границ и отсутствии территориальных «привязок».
Г.Т. Фрумин экологическую оценку природной среды рассматривает с двух позиций: с субъективной (точка зрения человека) и с объективной (точка зрения состояния экосистемы) [143]. К сожалению, автор не разъясняет, каким образом и кто должен объективно оценивать состояние экосистемы, отмечая, при этом, что данная оценка вряд ли может быть, реализована практически.
Вышесказанное, позволяет сделать вывод о том, что субъектом экологической оценки природной среды являются живые системы надорганизменного уровня существующие в естественных или
15
измененных условиях, а сама оценка ориентирована на рациональное использование и оптимальную эксплуатацию этих систем для удовлетворения потребностей общества.
Прежде чем рассмотреть отличительные особенности эколого-географической оценки природной среды от экологической, определим специфику геоэкологических исследований.
Рождение термина «геоэкология» трудно датировать. Он широко вошел в научный обиход многих стран.
Взаимосвязь географии и экологии при изучении природной среды первым подчеркнул В.Б. Сочава [134]. К этой же проблеме неоднократно обращался И.П. Герасимов, в своей работе [44] он справедливо отметил, что комплексный потенциал географической науки может быть полностью использован в ходе междисциплинарных географо-экологических исследований. Несмотря на интерес географов к взаимодействию географии и экологии этот вопрос до сих пор еще не решен.
По мнению B.C. Жекулина геоэкология сформировалась в результате применения экологической методологии в географических исследованиях, нацеленных на выявление пространственных связей в экологических взаимоотношениях. При этом автор отмечает, что задачи геоэкологии в процессе ее развития усложнялись, так если в конце 70-х годов в Германии геоэкология рассматривалась только как учение о естественном бюджете ландшафта, который качественно и количественно исследуется через круговороты веществ, то к 80-м годам она сформировалась в научное направление, изучающее пространственно-функциональные аспекты общественно-естественных систем разных рангов. B.C. Жекулин заостряет внимание на том, что геоэкология призвана решать две группы задач:
16
1) изучать воздействие внешних условий, включая человека с результатами его деятельности, на ландшафт, акцентируя внимание на его диагностике;
2) исследовать воздействие физико-географических условий, в том числе и ландшафта, на состояние и развитие биома (триады «растение-животное-человек») [59].
Н.Ф. Реймерс характеризуя геоэкологию, отмечает, что она является разделом экологии (по другим воззрениям — географии), исследующим экосистемы (геосистемы) высоких иерархических уровней — до биосферы включительно [117].
B.C. Преображенский в работе [113] сформулировал специфические черты геоэкологического подхода к изучению природной среды. К основным из них он относит: 1) человек и общество с точки зрения геоэкологии рассматриваются не только в качестве источников воздействий на природу, но и в качестве жертв этих воздействий; 2) в основе геоэкологического подхода лежат оценочные категории, т.е. без оценки того, что происходит с биотой и человеком даже подробнейшие и точнейшие измерения, характеризующие состояние природной среды не являются геоэкологическими; 3) геоэкология, в отличие от биоэкологии, изучает не только парные связи «живая система — окружающая среда», но и сети опосредованных связей между компонентами географических систем; 4) геоэкология включает в сферу своего изучения механизмы адаптации человеческого общества к природным и антропогенным изменениям окружающей среды; 5) геоэкология имеет дело с пространственной неоднородностью и дифференцированностью субъект-объектных отношений.
А.Н. Ласточкин предлагает рассматривать геоэкологию как составную часть экологии человека [88]. При этом он считает, что главное предназначение геоэкологии заключается в целостном изучении
17
геоэкологического пространства, т.е. места обитания и жизнедеятельности человека на Земле, которое он эксплуатирует, преобразует и намерен использовать в будущем. Далее автор отмечает, что геоэкология, являясь самостоятельной наукой неотделима от экологии в узком смысле слова, которая призвана изучать разнообразные воздействия человека на окружающую среду, чаще всего не в комплексе и без привязки к конкретному месту в пределах геоэкологического пространства.
А.Н. Витченко и М.Н. Брилевский рассматривают геоэкологию как область географической науки, занимающейся изучением географической среды и слагающих ее природных и природно-антропогенных геосистем с использованием гуманитарно-экологического подхода с целью разработки теоретических основ, принципов и нормативов рационального природопользования, устойчивого развития общества и оптимизации его взаимодействия с окружающей средой [36]. Объектом изучения геоэкологии, по их мнению, является географическая среда, а предметом природные и природно-антропогенные геосистемы различных иерархических уровней. Авторы отмечают, что геоэкология является теоретической и методологической основой рационального природопользования, она призвана решать проблемы связанные с созданием и сохранением оптимальной среды жизнедеятельности человеческого общества при минимальных изменениях окружающей среды. Главными задачами геоэкологических исследований, по их мнению, являются: изучение взаимоотношений общества и природы; изучение природных и природно-техногенных геосистем различного иерархического уровня с целью оптимизации их функционирования; анализ источников антропогенного воздействия на природную среду, их интенсивности и пространственно-временного распределения; организация и проведение мониторинга окружающей среды; оценка, моделирование и прогноз последствий антропогенных воздействий, |
