080502 Лекции ПТКиТРП 2011 - сибирский государственный

Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция 1. Компоненты природной среды как объекты природопользования.
Природопользование
—
это
удовлетворение
различных
потребностей
человеческого общества путем использования природных ресурсов и природных
условий.
Природопользование
определяется
также
как
система
непосредственных
взаимоотношений человека с природой, возникающих в процессе трудовой деятельности
людей, включающая мероприятия по освоению, охране и восстановлению свойств
окружающей среды.
Основные задачи природопользования:
- разработка принципов рационального расширения отраслей производства и
соотношения между ними,
- методы учета, контроля и целесообразности использования тех или иных природных
ресурсов,
- пути рационального преобразования природы,
- поддержания физиологически обоснованного состояния качества природной среды.
К основным компонентам природопользования относятся природная среда и
природные ресурсы.
Природная среда как объект природопользования представляет собой область
взаимопроникновения и взаимодействия геосфер: литосферы, атмосферы, гидросферы,
педосферы, фитосферы и зоосферы, которые тесно связаны между собой в процессе обмена
веществом и энергией. Только в ней существует жизнь, возникло и развивается человеческое
общество. Это сложная пространственная структура, состоящая из множества иерархически
соподчиненных природных комплексов более низких рангов — геосистем и экосистем.
Геосистемы (природные территориальные комплексы, ландшафты) — закономерные
сочетания взаимосвязанных биотических и абиотических компонентов.
Экосистемами называют совокупности живых организмов и среды их обитания,
которые, взаимодействуя, образуют единое целое.
Эти понятия имеют как черты сходства, так и черты различия.
Сходство между геосистемами и экосистемами выражается в общем наборе
компонентов природы, близких по своим свойствам и механизмам функционирования. Они
представляют собой открытые природные системы, изменяющиеся в пространстве и во
времени. В их состав входят биотические и абиотические компоненты, которые тесно
взаимосвязаны между собой потоками вещества и энергии. Среди этих компонентов особое
место занимают воздух, вода и биота. Они определяют многие процессы, происходящие в
природе (в частности, воспроизводство биологических ресурсов), наиболее мобильны и
1
одновременно самые уязвимые (в отношении антропогенного воздействия) составные части
природных систем.
Различие между геосистемами и экосистемами состоит в направленности изучаемых
связей
и
характере
выделения
пространственных
границ.
Экосистемы
—
это
биоцентрические системы, поэтому в них выделяют связи, направленные от факторов среды
к главному компоненту — биоте, особое внимание уделяя трофическим (пищевым) цепям.
Геосистемы полицентричны, в связи с чем при их изучении все компоненты природы
рассматриваются как равнозначные, при этом одинаковое внимание уделяется прямым и
обратным связям, т.е. охватывается более широкий круг связей и отношений.
В процессе пространственной дифференциации географической оболочки (биосферы)
формируются природные системы, различающиеся по размерам и сложности. Обычно
выделяют три уровня размерности этих систем:
а) планетарный (глобальный) — географическая оболочка (биосфера) в целом и ее
самые крупные части (материки, океаны, климатические пояса);
б) региональный — крупные регионы, обособление которых связано с действием
геодинамических
и
макроклиматических
факторов
(физико-географические
страны,
природные зоны, или зоноэкосистемы, ландшафтные области, или мегаэкосистемы, и др.);
в) локальный — небольшие территории, обособленные влиянием мезорельефа и
гидроклиматическими различиями (местности, урочища, фации, или биогеоценозы). В сфере
хозяйственной деятельности человека оказываются системы регионального и локального
уровней, испытывающие наиболее сильные антропогенные нагрузки и связанные с ними
изменения природной среды.
С позиций природопользования, природные системы выполняют две главные
функции:
а) жизненную — как среда для жизни и деятельности человека;
б) хозяйственную — как источник природных ресурсов и пространственная основа
для экономической активности людей.
Структура и свойства природных систем
Природные системы — это сложные пространственно-временные образования. Они
включают природные компоненты, характеризующиеся тесными взаимосвязями между
компонентами и комплексами системы.
Основные свойства природных систем:
- Структура - совокупность наиболее устойчивых связей между компонентами и
соподчиненными комплексами системы. Различают пространственную и временную
структуры. Первая рассматривается как порядок расположения составных частей природной
2
системы, их соотношение и характер взаимосвязей между ними по горизонтали и вертикали.
Временная структура проявляется в виде сезонных ритмов и многолетней перестройки
связей. Изучение структуры позволяет определить инвариантные (т. е. самые устойчивые)
свойства природных систем и оценить их нарушенность в результате антропогенного
воздействия.
- Целостность — это внутреннее единство системы, обусловленное тесными
взаимосвязями между ее составными частями. Благодаря взаимосвязям изменение одних
компонентов природы неизбежно ведет к изменению других, что в конечном итоге может
привести к перестройке всей структуры. У геосистем целостность проявляется в свойствах,
не присущих их отдельным компонентам (например, способность продуцировать биомассу),
в относительной автономности, наличии объективных естественных границ, в более тесных
внутренних связях по сравнению с внешними.
- Устойчивость рассматривается как свойство природных систем сохранять или
восстанавливать свою структуру и функции при воздействии внешних (в том числе
антропогенных) факторов. Она характеризует способность систем нормально функционировать в определенном диапазоне физико-географических условий и техногенных
нагрузок. В общем плане устойчивость зависит от инвариантных свойств гео- и
экокомплексов, их ранга, а также от интенсивности и продолжительности действия внешнего
фактора.
- Состояние системы можно определить как характеристику ее важнейших свойств
за определенный более или менее длительный промежуток времени (сезон, год, многолетний
период). Выделяются три формы проявления устойчивости геосистем:
а) инертность — способность геосистемы сохранять свое исходное (или близкое к
нему) состояние в течение заданного временного интервала;
б) восстанавливаемость — способность геосистем за определенный промежуток
времени возвращаться в исходное (или близкое к нему) состояние после выхода из него в
результате действия внешнего фактора;
в) пластичность — наличие у геосистем нескольких устойчивых состояний и их
способность при внешнем воздействии переходить из одного состояния в другое, сохраняя
свои инвариантные свойства.
На основе представления об устойчивости сформулировано понятие «устойчивое
состояние природных систем». Устойчивым считается состояние системы, к которому она
самопроизвольно возвращается, будучи выведена из него внешними силами. В естественных
условиях оно поддерживается за счет механизма саморегулирования. Однако в настоящее
время, когда антропогенные нагрузки на природу часто превышают порог устойчивости, этот
3
механизм уже не срабатывает и природные системы переходят в неустойчивое, а нередко и в
критическое состояние. В последнем случае происходит качественная перестройка систем,
которая ведет к смене структуры и изменению реакции на внешнее воздействие.
В отличие от устойчивости изменчивость природных систем рассматривается как
способность под действием внешних и внутренних сил переходить из одного состояния в
другое. Среди компонентов природы наиболее подвержены изменению атмосферный воздух
и воды, а наиболее устойчивы горные породы и рельеф, промежуточное положение
занимают биота и почвы. Изменения могут быть обратимыми и необратимыми. Если
природный комплекс после какого-либо внешнего воздействия изменился, но затем за
некоторый промежуток времени (приблизительно равный одному - двум поколениям жизни
людей) возвратился в исходное (или близкое к нему) состояние, говорят об обратимых
изменениях. Если после вмешательства извне прежнее состояние не восстанавливается,
говорят о необратимых изменениях. Необратимые изменения чаще всего проявляются при
нарушении «первичных» компонентов ландшафта, особенно литогенной основы (например,
при образовании карьеров или оврагов).
По глубине трансформации природных систем различают функционирование,
динамику и развитие (эволюцию).
Функционирование — это совокупность процессов передачи и превращения вещества
и энергии в системе, поддерживающих ее в определенном состоянии. В результате этих
процессов происходят небольшие количественные изменения компонентов природы,
которые обычно имеют ритмический (суточный, сезонный, межгодовой) характер.
Под динамикой понимают направленные изменения природной системы, которые
совершаются в рамках ее структуры и носят обратимый характер. К ним можно отнести
сукцессии экосистем (последовательные смены их биоценозов), восстановительные смены
их состояний (например, восстановление биогеоценозов после вырубок, пожаров, выпаса).
От динамики отличают развитие (эволюцию) — необратимые направленные
изменения природной системы, приводящие к коренной перестройке ее структуры. Развитие
выражается в качественном преобразовании компонентов природы и формировании новых
геосистем (ландшафтов), что связано как с внешними воздействиями (природные или
антропогенные), так и с внутренними причинами (саморазвитие). В естественных условиях
смена структуры идет постепенно (например, зарастание озер, заболачивание лесных
биогеоценозов и др.), однако при интенсивном антропогенном воздействии она может
ускоряться и нередко приводит к полной деградации исходных ландшафтов.
Саморегулирование рассматривается как способность систем без вмешательства
извне поддерживать свое состояние, несмотря на изменение внешних факторов (например,
4
сохранение биогеоценозом одного уровня продуктивности в разные по погодным условиям
годы). Саморегулирование осуществляется до тех пор, пока процессы, протекающие в
природной системе, способны нейтрализовать нежелательные воздействия. Если защитные
механизмы истощаются, она либо разрушается, либо должна изменить структуру.
Способность системы к изменению структуры путем перестройки ее внутренних связей
получила название самоорганизации.
Благодаря саморегулированию и самоорганизации природные системы могут
поддерживать экологическое равновесие
— сбалансированное соотношение между
приходом и расходом вещества и энергии. В этом случае нарушения, связанные с внешним
воздействием, как бы компенсируются процессами саморегулирования и самоорганизации. В
результате формируются относительно устойчивые системы, способные поддерживать
состояние динамического равновесия с окружающей природной средой. Нарушение
равновесия нередко ведет к подрыву природно-ресурсного потенциала (например, падению
биологической продуктивности), поэтому поддержание или восстановление равновесного
состояния систем — одна из предпосылок рационального использования и охраны
природных ресурсов.
Таксономической единицей природной среды локального уровня является ландшафт.
Ландшафты в зависимости от особенностей основного вида миграции вещества и
энергии в них можно разделить на абиогенные, биогенные и техногенные.
Абиогенные ландшафты характеризуются относительным отсутствием биогенной
миграции элементов, а следовательно, и биологическим круговоротом веществ. К таким
ландшафтам в настоящее время относятся центральные части Антарктиды и Гренландии, а
также наиболее высокие, покрытые снегом и ледниками, вершины гор. В пределах данных
ландшафтов преобладает механическая и физико-химическая миграция элементов. Однако и
в эти ландшафты все больше попадает элементов и веществ за счет процесса техногенеза: во
льдах Антарктиды за последние десятилетия значительно увеличилось содержание свинца;
на ледниках Эльбруса установлено повышенное содержание вольфрама и молибдена. Следовательно, и здесь все активнее проявляется техногенная миграция химических элементов,
что позволяет говорить о начинающейся трансформации абиогенных ландшафтов в
техногенные.
Биогенные (природные) ландшафты характеризуются постоянным биологическим
круговоротом веществ, а ведущим видом миграции элементов обычно является биогенный.
Механическая и физико-химическая миграции элементов в ландшафтах такого типа
являются второстепенными. К биогенным ландшафтам относятся альпийские луга, тайга,
тропические леса, пустыни, тундра и верховые болота, саванна, степи и луга.
5
Следует отметить, что все большая часть биогенных ландшафтов испытывает в
настоящее время постоянно возрастающее техногенное воздействие. Под его влиянием
неуклонно увеличивается техногенное поступление не свойственных данной природной
среде элементов и включение их в круговорот веществ, что приводит к постепенной
трансформации биогенного ландшафта в техногенный. Кроме физико-химического воздействия хозяйственной деятельности человека биогенные (природные) ландшафты
испытывают
мощное
механическое
воздействие
вследствие
сельскохозяйственной
деятельности, проведения геологических, строительных и мелиоративных работ. В
результате этого практически исчезли массивы широколиственных лесов в южных районах
Беларуси, на Украине и в Западной Европе, полностью трансформирована ковыльная степь в
Причерноморье, исчезли мохово-клюквенные болота в Полесье и т. д.
Таким образом, все отчетливее проявляется общая тенденция к неизбежному переходу
биогенных ландшафтов в техногенные и к всевозрастающей скорости формирования
техносферы.
Техногенные ландшафты разделяют на сельскохозяйственные, промышленные,
лесотехнические, ландшафты населенных пунктов, искусственных водоемов и дорожные.
Техногенные
ландшафты
характеризуются
техногенной
миграцией
элементов,
необратимо исключающихся из круговорота веществ, и включением в них не свойственных
данной природной среде ни в количественном, ни в качественном отношении техногенных
элементов; механическим нарушением целостности ландшафтной среды. Это приводит к изменению рельефа, физико-химических и механических свойств почвы, исчезновению
присущих данной природной среде растений и животных во всем их многообразии,
интродукции нескольких доминирующих видов чужеродных растительных и животных
организмов, полной трансформации ранее существующего ландшафта. Причем в условиях
техногенных ландшафтов все эти изменения могут происходить неоднократно в течение
незначительного исторического времени, что крайне отрицательно сказывается на
стабильности и целостности биосферы.
Социально-экономические функции и потенциал природных систем
Рассмотренные свойства природных систем определяют условия использования этих
систем в хозяйственной деятельности человека, что позволяет удовлетворить различные
потребности человеческого общества. В связи с этим возникло представление о социальноэкономических
функциях
ландшафтов
и
экосистем.
Социально-экономическими
функциями ландшафтов называют удовлетворение ими материальных, экологических и
других потребностей людей в процессе взаимодействия общества и природы (т.е.
6
хозяйственное назначение и различное использование ландшафтов). На основании этого
природные комплексы можно рассматривать как:
а)
ресурсосодержащие
и
ресурсовоспроизводящие
системы,
располагающие
возобновимыми и невозобновимыми ресурсами и способные воспроизводить биоту,
почвенное плодородие и частично воду;
б)
средосодержащие
и
средовоспроизводящие
системы,
поддерживающие
необходимые для человека условия жизни и выступающие как среда для отдыха и
восстановления его здоровья;
в)
пространственный базис, место размещения хозяйственной деятельности и
расселения людей;
г) природоохранные системы, сохраняющие экологическое разнообразие в природе и
хозяйственно редкие виды растений и животных;
д) системы, способные трансформировать и разлагать загрязнения в виде отходов
производства и тем самым предотвращать или ослаблять негативные последствия для жизни
и деятельности человека;
е) природную
лабораторию
для изучения механизмов взаимосвязей
между
биотическими и абиотическими компонентами геосистем в целях разработки путей
рационального использования богатств природы.
Природные
системы
(ландшафты,
экосистемы)
в
большинстве
случаев
полифункциональны, т.е. могут выполнять несколько функций одновременно. Вместе с тем
существуют и взаимоисключающие потребности, приводящие к ограничению числа выполняемых функций (например, застройка территории исключает развитие земледелия или
лесного хозяйства). В ряде случаев возможность выполнения функций данным ландшафтом
зависит от характера использования смежных, а иногда и весьма удаленных комплексов.
Поскольку потребности общества и средства их удовлетворения меняются, функции
ландшафтов не остаются постоянными. При смене функций ландшафтов различают два
варианта. Первый связан с «первичным» хозяйственным освоением еще не вовлеченных в
использование территорий. При этом ландшафты, ранее представлявшие собой чисто
природные комплексы, впервые приобретают социально-экономическую функцию. Второй
вариант зависит от изменения функций используемых территорий. Это направление
характерно для уже освоенных районов, в которых проявившиеся новые потребности не
могут быть удовлетворены за счет «первичного» освоения. Данная ситуация отражает
тенденцию, связанную с переходом старообжитых территорий к более интенсивному
развитию.
7
Выполнение природными системами социально-экономических функций зависит от
потенциала систем (ландшафтов, экосистем) и деятельности человека по использованию
этого потенциала.
Потенциал ландшафтов определяется как предельный запас производственных и
экологических ресурсов ландшафтов, который можно использовать без существенного
нарушения их свойств и функций. Производственные ресурсы — это компоненты и элементы природы, используемые в сфере материального производства (биота, земли, воды и
др.); экологические ресурсы включают средообразующие компоненты и элементы
природных систем (рекреационные, лечебные, эстетические и др.).
Биотический потенциал — это способность гео- и экосистем производить биомассу,
создавать
условия для
постоянного повторения этого процесса, поддерживать
и
восстанавливать плодородие почв. Интегральной мерой биотического потенциала служит
величина ежегодной первичной биологической продукции. В каждой гео- и экосистеме
существует свой предел возобновления, который определяет допустимую возможность
эксплуатации.
Водный потенциал — это способность ландшафтов и экосистем трансформировать
получаемую из атмосферы влагу таким образом, чтобы она не только использовалась
растительностью, но и образовывала относительно замкнутый круговорот воды, который
может быть употреблен человеком. Свойства ландшафтов и их антропогенные изменения
влияют прежде всего на почвенные и биологические звенья круговорота, а также на
структуру водного баланса в целом. Границы между различными природными системами
(лесными, болотными и др.) и угодьями (обработанными полями, вырубками и др.)
одновременно служат границами резкого изменения поверхностного стока, транспирации и
валового увлажнения территории (разность между осадками и поверхностным стоком).
Минерально-ресурсный
потенциал
понимается
как
способность
ландшафтов
аккумулировать или изменять (в течение геологических периодов) отдельные вещества или
носители энергии, которые могут быть использованы для нужд общества (в качестве
минералов, энергоносителей, строительных материалов и т.д.). Минеральные ресурсы
считаются невозобновимыми, но эта невозобновимость не всегда абсолютна. Часть из них
может возобновляться в ходе геологических циклов, хотя продолжительность циклов
несоизмерима с этапами развития человеческого общества и скоростью расходования
земных недр.
Строительный потенциал рассматривается как наличие в ландшафте подходящих
природных условий для застройки территории. Учет структуры, свойств и эстетики
ландшафтов особенно необходим в ландшафтном проектировании. Конкретные свойства
8
геосистем определяют размещение строительного объекта, его функции, внешний вид и
содержание. Проектирование крупных парков и лесопарков предусматривает сохранение
исходного ландшафта, где искусственные компоненты лишь дополняют природные.
Рекреационный потенциал — это совокупность природных и культурно-исторических
условий,
положительно
влияющих
на
человеческий
организм
и
обеспечивающих
восстановление его здоровья и работоспособности. Рекреационные ресурсы включают ту
часть природных ресурсов, которые могут быть использованы для отдыха, туризма,
санаторно-курортного лечения. Введено понятие «рекреационные ландшафты». К ним
относятся природные комплексы, предназначенные или преобразованные для выполнения
ими рекреационных функций (ландшафты зеленой зоны городов, лесопарковые комплексы,
курортные зоны, живописные местности с удобными пляжами и чистыми водоемами, комплексы национальных парков и др.).
Потенциалом самоочищения называют способность природных систем разлагать и
выносить загрязняющие вещества различного происхождения, устраняя тем самым их
вредное воздействие на население и хозяйство. В самом общем виде потенциал самоочищения (Рс) может быть охарактеризован отношением количества вынесенных загрязнителей
(Мв) к их накоплению (Мн) в ландшафте за тот же период:
Исходя из этого соотношения можно выделить:
а) ландшафты с высоким потенциалом самоочищения, когда выносится большая часть
загрязнителей, — Рс > 1,0 (хорошо дренируемые геосистемы с промывным режимом почв);
б) ландшафты со средним потенциалом, когда выносится значительная часть
загрязнителей, — Рс = 0,5—1,0 (недостаточно дренируемые территории с участками
заболоченных почв);
в) ландшафты с низким потенциалом самоочищения и высокой способностью к
аккумуляции — Рс < 0,5 (заболоченные низины и поймы медленно текущих рек, болота,
слабопроточные озера).
Природоохранный потенциал понимается как свойство ландшафтов (прежде всего
охраняемых
территорий)
сберегать
или
восстанавливать
генофонд,
биологическое
разнообразие и устойчивость природных систем. Наибольшим природоохранным потенциалом обладают комплексы, полностью исключенные из хозяйственной деятельности
человека (заповедники, строгие резерваты).
9
Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция 2 ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
В связи с ограниченностью пригодных для использования свободных пространств возникло
представление о территории как специфическом виде природных ресурсов, рассматриваемом в качестве
носителя определенного природно-ресурсного потенциала и места, пространственного базиса человеческой
деятельности, ее специфического резерва.
Природно-ресурсный потенциал — это очень важная для каждой страны или ее регионов
характеристика, под которой понимается совокупность природных ресурсов, используемых (фактически или
потенциально) в народном хозяйстве, его величина представляет собой сумму потенциалов отдельных видов
ресурсов.
В управлении природные ресурсы рассматриваются в следующих аспектах:

размещение природных ресурсов — от отдельных их видов до природно-ресурсного потенциала
территории в целом;

обеспеченность ресурсами отдельных отраслей народного хозяйства;

анализ природных ресурсов как фактора формирования хозяйственной специализации и
пространственной организации территории;

прогнозирование природно-ресурсной базы народного хозяйства;

оптимизация использования, охрана и воспроизводство природных ресурсов.
Самостоятельное значение имеет хозяйственная оценка природных ресурсов, состоящая в определении
эффекта от использования в хозяйстве рассматриваемых ресурсов и включающая кадастровую оценку
(определение свойств природных благ, обусловливающих возможные направления их использования) и
экономическую оценку (определение ценности природных благ в денежном выражении). Используемые
кадастровые оценки заимствуются из физико-географических и технических дисциплин, а экономические
оценки осуществляются обычно индивидуально на основе экономических и экономико-географических
методик.
Природные ресурсы и природные условия являются основой материального производства и
жизнедеятельности населения. Состояние окружающей среды, качественный уровень использования, охраны и
воспроизводства еѐ ресурсов во многом определяют темпы экономического роста и эффективности
производства в целом. Поэтому задача улучшения состояния окружающей среды, сохранения и приумножения
природных богатств имеет важное народнохозяйственное значение.
Природно-ресурсный потенциал ландшафтов включает различные виды производственных и
экологических ресурсов. Они могут использоваться как:
а) непосредственные предметы потребления (вода для питьевого водоснабжения, дикорастущие,
съедобные и лекарственные растения, рыба и др.);
б) средства труда, с помощью которых осуществляется общественное производство (земельные
ресурсы, водные пути и др.);
в) предметы труда, из которых производятся различные изделия (минералы и горные породы,
древесина и др.);
г) источники энергии (гидроэнергия, запасы горючих ископаемых, энергия ветра);
д) природные условия, необходимые для восстановления здоровья человека, отдыха, туризма и др.
Возможность использования природных ресурсов связана как с природными факторами (состав и
качество, запасы, их размещение и т.д.), так и с техническими, технологическими и экономическими
10
условиями. Техническое и технологическое несовершенство многих процессов извлечения и переработки естественных ресурсов, соображения экономической рентабельности и недостаток знаний об объемах и
величинах природного сырья позволяют выделить две категории природно-ресурсных запасов по степени их
технической и экономической доступности и изученности: 1) доступные ресурсы; 2) потенциальные запасы.
Доступные (доказанные, реальные) ресурсы — это объемы природного сырья, выявленные
современными методами определения, технически доступные и экономически рентабельные для освоения.
Потенциальные (общие) ресурсы — это полезные для человека элементы природы, установленные на основе
теоретических расчетов, рекогносцировочных обследований и включающие, помимо технически извлекаемых
запасов природного сырья, еще и ту его часть, которую в настоящее время невозможно освоить по техническим
или экономическим причинам (например, пресные воды, находящиеся в ледниках или глубинных слоях земной
коры).
Потенциальные ресурсы называют ресурсами будущего, так как их хозяйственное освоение станет
возможным только в условиях качественно нового научно-технического этапа развития человеческого
общества.
Разнообразие видов, свойств и происхождения естественных ресурсов, различие условий и
возможностей их освоения обусловливают необходимость их классификации. Чаще всего природные ресурсы
классифицируют по происхождению, видам хозяйственного использования, признаку исчерпаемости или
неисчерпаемости.
Классификация природных ресурсов по происхождению
Естественные ресурсы возникают в природных средах (воды, литосфера, почвенный и растительный
покров и т.д.) и образуют определенные сочетания, меняющиеся в границах ландшафтов. На этом основании
они подразделяются на две группы: ресурсы природных компонентов и ресурсы природно-территориальных
комплексов.
Каждый вид природного ресурса обычно формируется в одном из компонентов ландшафтной среды и
на него воздействуют те же естественные факторы, которые создают данный компонент и влияют на его
свойства и территориальное размещение.
По принадлежности к компонентам природной среды выделяют следующие ресурсы:
- минеральные,
- климатические,
- водные,
- растительные,
- земельные,
- почвенные
- и ресурсы животного мира.
Эта классификация широко употребляется в отечественной и зарубежной литературе.
При
использовании
этой
классификации
основное
внимание
уделяется
закономерностям
пространственного и временного формирования отдельных видов ресурсов, их количественным и качественным характеристикам, особенностям режима, объемам естественного восполнения запасов. Научное
понимание всего комплекса процессов, участвующих в создании и накоплении природного ресурса, позволяет
правильнее рассчитать роль и место той или иной группы ресурсов в ходе использования их в общественном
производстве, системе хозяйства, а главное дает возможность выявлять предельные объемы изъятия ресурса из
природной среды, не допуская его истощения или ухудшения качества. Например, достаточно точное
11
представление об объемах ежегодного прироста древесины в лесах определенного района позволяет рассчитать
допустимые нормы рубок. При строгом контроле за соблюдением этих норм истощения лесных ресурсов не
происходит.
Выделение
ресурсов
природно-территориальных
комплексов
дает
возможность
учитывать
комплексность природно-ресурсного потенциала территории, которая обусловлена самой структурой
географической оболочки (биосферы). Каждый ландшафт (геосистема, экосистема) содержит определенный
набор разнообразных природных ресурсов. Они делятся на:
а) горно-промышленные,
б) сельскохозяйственные,
в) водохозяйственные,
г) лесохозяйственные,
д) селитебные,
е) рекреационные и др.
Такой подход к выделению ресурсов дает возможность более обоснованно определить социальноэкономические функции природных систем и тем самым установить оптимальные пути их хозяйственного
использования.
Классификация природных ресурсов по видам хозяйственного использования
Разделение ресурсов только по естественным признакам недостаточно, так как не отражает их
экономического значения и роли в хозяйственной деятельности человека. Среди классификаций природных
ресурсов, отражающих их экономическую значимость и роль в системе общественного производства, чаще
всего выделяют направление и формы хозяйственного использования. Основной принцип подразделения
ресурсов — их привязка к различным секторам материального производства. По этому признаку их делят на
ресурсы промышленного и сельскохозяйственного производства.
Первые включают все виды природного сырья, используемые промышленностью. В связи с большим
разнообразием промышленного производства сначала выделяют энергетические и неэнергетические ресурсы.
К энергетическим относят виды ресурсов, используемых на современном этапе развития науки и
техники для производства энергии:
а) горючие полезные ископаемые (нефть, угли, газ, уран, битуминозные сланцы;
б) гидроэнергоресурсы (энергия свободно падающих речных вод, приливно-волновая энергия морских
вод и др.);
в) источники биоконверсионной энергии (использование топливной древесины, производство биогаза
на основе отходов сельского хозяйства);
г) ядерное сырье, используемое для получения атомной энергии;
д) энергия ветра и др.
Неэнергетические ресурсы включают элементы природной среды, которые поставляют сырье для
различных отраслей промышденности или участвуют в производстве по технологической необходимости:
а) полезные ископаемые, не используемые для производства энергии;
б) воды, необходимые для промышленного водоснабжения; в) земли, занятые промышленными
объектами я объектами инфрастуктуры;
г) лесные ресурсы, поставляющие сырье для лесохимии и строительной индустрии;
д) рыбные ресурсы и др.
12
Ресурсы сельскохозяйственного производства объединяют те элементы природы, которые участвуют
в создании сельскохозяйственной продукции:
а) агроклиматические — ресурсы тепла и влаги, необходимые для роста и развития культурных
растений или выпаса скота;
б) почвенно-земельные ресурсы — земля и ее слой — почва, обладающая уникальным свойством
продуцировать биомассу, рассматриваются и как природный ресурс, и как средство производства в
растениеводстве;
в) растительные кормовые ресурсы — биоценозы, служащие кормовой базой для выпасаемого скота;
г) водные ресурсы — воды, используемые в растениеводстве для орошения, а в животноводстве — для
водопоя и содержания скота.
Довольно
часто
выделяют
также
природные
ресурсы
непроизводственной
сферы
или
непосредственного употребления. Это ресурсы, изымаемые из природной среды (дикие животные,
составляющие объект промысловой охоты, дикорастущие лекарственные растения), а также ресурсы
рекреационного хозяйства, ресурсы заповедных территорий и ряд других.
Классификация природных ресурсов по признаку исчерпаемости
При учете запасов природных ресурсов и объемов их возможного хозяйственного изъятия пользуются
представлением об
исчерпаемости запасов. Иногда классификацию по этому признаку называют
экологической. Все природные ресурсы по исчерпаемости делят на две группы: исчерпаемые и неисчерпаемые.
Исчерпаемые ресурсы образуются в земной коре или в ландшафтной сфере, но объемы и скорость их
формирования измеряют по геологической шкале времени. В то же время потребности в таких ресурсах со
стороны производства или для организации благоприятных условий обитания человеческого общества значительно превышают объемы и скорость их естественного восполнения. В результате неизбежно истощение
запасов природного ресурса. В группу исчерпаемых включены ресурсы с неодинаковыми скоростью и объемом
формирования. Это позволяет провести их дополнительную дифференциацию. На основе интенсивности и
скорости естественного образования исчерпаемые ресурсы делят на невозобновляемые, возобновляемые и
относительно (не полностью) возобновляемые.
К невозобновляемым ресурсам относят почти все виды минеральных ресурсов и частично земельные
ресурсы. Полезные ископаемые постоянно образуются в недрах земной коры в результате непрерывно
протекающего процесса рудообразования, но период формирования растягивается на столь длительный
промежуток времени (как правило, десятки и сотни миллионов лет), что практически их учитывать в
хозяйственных расчетах невозможно. Освоение минерального сырья происходит по исторической шкале времени и характеризуется все возрастающими объемами изъятия. В связи с этим все минеральные ресурсы
рассматривают не только как исчерпаемые, но и как невозобновляемые.
В естественном природном виде земельные ресурсы — это материальный базис жизнедеятельности
человеческого общества. Существенно влияет на хозяйственную деятельность, на возможность освоения
территории рельеф. Однажды нарушенные земли
(например, карьерами или искусственным изменением
рельефа при крупном промышленном или гражданском строительстве) в своем естественном виде уже не
восстанавливаются.
К возобновляемым ресурсам принадлежат ресурсы растительного и животного мира. И те и другие
восстанавливаются довольно быстро (в течение времени жизни одного-двух поколений людей), и объемы
естественного возобновления хорошо и достаточно точно рассчитываются. Поэтому при организации хозяйственного использования накопленных запасов древесины в лесах, травостоя на лугах и пастбищах,
13
промысла диких животных в пределах, не превышающих ежегодное возобновление, истощения ресурсов
можно полностью избежать.
Относительно (не полностью) возобновляемые ресурсы хотя и восстанавливаются в исторические
отрезки времени, но возобновляемые объемы их значительно меньше объемов хозяйственного потребления.
Именно поэтому такие виды ресурсов весьма уязвимы, в связи с чем требуется особенно тщательный контроль
со стороны человека. К относительно возобновляемым ресурсам относятся и очень дефицитные природные
богатства: а) продуктивные пахотно-пригодные почвы; б) леса с древостоями зрелого возраста; в) водные
ресурсы на региональном и локальном уровнях.
Продуктивные пахотно-пригодные почвы занимают сравнительно небольшие площади (по разным
оценкам, в пределах суши они не превышают 1,5-2,5 млрд га). Наиболее продуктивные почвы относящиеся к
первому классу плодородия, занимают 400 млн га. Продуктивные почвы образуются очень медленно:
например, на формирование 1 мм гумусового горизонта черноземных почв требуется приблизительно 100 лет.
В то же время процессами ускоренной эрозии, стимулированными нерациональным землепользованием, за
один год может быть разрушено несколько сантиметров верхнего, наиболее ценного пахотного слоя. В
последние десятилетия антропогенное разрушение почв происходит настолько интенсивно, что дает основание
отнести почвенные ресурсы к категории «относительно возобновляемые».
Леса с древостоями спелого возраста (так называемые спелые леса), т.е. леса, древостой которых
достигли промышленной спелости и пригодны для производства пиловочника и других видов промышленной
лесной продукции, пользуются повышенным спросом и поэтому усиленно вырубаются. Для полного
восстановления вырубленных лесов необходимо весьма длительное время: для хвойных древостоев
приблизительно 90-100 лет, для лиственных -100—120 лет. Поскольку приросты в таких лесах невелики, то
нормы допустимых рубок должны быть строго ограничены. При нарушении этого принципа практически не
происходит естественного восстановления запасов древесины.
Хорошо известен факт практической неисчерпаемости водных ресурсов в планетарном масштабе.
Однако на поверхности суши запасы пресных вод сосредоточены неравномерно и на обширных территориях
ощущается дефицит вод, пригодных к употреблению в системах водопользования. Особенно сильно от
недостатка воды страдают аридные и субаридные районы, где нерациональное водопотребление (например,
водозабор в объемах) превышающих объем естественного восполнения свободных вод сопровождается
быстрым и зачастую катастрофическим истощением водных запасов. Поэтому необходим точный подсчет
количества допустимого изъятия водных ресурсов, как по регионам, так и на локальном уровне.
К неисчерпаемым относят те виды природных ресурсов, запасы которых неиссякаемы как в
настоящее время, так и в обозримом будущем. Это понятие включает лишь сам факт «вечного» получения
вещества и энергии, но не учитывает возможные (или неизбежные) лимиты их практического использования. В
число неисчерпаемых включают водные ресурсы, климатические ресурсы, энергию земных недр, морских
приливов.
Общий объем воды в водных объектах гидросферы Земли весьма велик и составляет около 1390 млн
3
км . Однако 96,4% этого объема приходится на соленые воды Мирового океана и только 2,6 % (36 млн км 3) —
на пресные воды. Поскольку уже известны технологии опреснения соленых морских вод, воды Мирового океана, соленых озер и глубинных подземных горизонтов можно рассматривать как потенциальные водные
ресурсы, использование которых в будущем вполне возможно. Ежегодно возобновляемые запасы пресных вод
не столь велики: по разным оценкам они колеблются от 41 до 45 тыс. км3 (ресурсы полного речного стока).
Мировое хозяйство для своих нужд расходует около 4,5 тыс. км 3 воды в год, что приблизительно равно 10 %
14
возобновляемых
ресурсов.
Следовательно,
при
условии
соблюдения
принципов
рационального
природопользования эти водные ресурсы можно рассматривать как неисчерпаемые. Однако в случаях
нарушения этих принципов экологическая ситуация может сильно обостриться, и даже в планетарном
масштабе вполне возможен дефицит чистых пресных вод. А пока природная среда ежегодно «дарит»
человечеству в 10 раз больше воды, чем ему нужно для удовлетворения самых разнообразных потребностей.
Под климатическими ресурсами понимают запасы тепла и влаги, которыми располагает конкретная
местность или регион (Э.П.Романова и др., 1993). Территориально и по сезонам тепло и особенно влага
распределяются неравномерно. Температура воздуха колеблется от -90° до +80 °С, хотя в среднем для Земли
она равна приблизительно +15 "С. Суша в целом неплохо обеспечена и атмосферной влагой: на ее поверхность
ежегодно выпадает в среднем около 119 тыс. км3 осадков. Однако отдельные районы в год получают более
12000 мм осадков, и одновременно существуют обширные местности, где выпадет менее 50—100 мм. В среднем многолетнем выражении и запасы тепла, и объемы выпадающей атмосферной влаги довольно постоянны,
хотя от года к году они испытывают существенные колебания. Так как эти ресурсы формируются в
определенных звеньях теплового и водного круговоротов, постоянно действующих над планетой в целом и над
отдельными ее регионами, запасы тепла и влаги могут рассматриваться как неиссякаемые в определенных
количественных и качественных пределах, достаточно точно установленных для каждого региона.
15
Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция 3. Природно-техногенные комплексы, виды воздействий, составные элементы
Техногенез - совокупность процессов техногенного воздействия общества на природную среду.
Причиной техногенеза является хозяйственная деятельность общества. Примерами техногенеза могут служить
трансформация рельефа и литологического фундамента природных систем в процессе добычи минеральных
ресурсов и строительства, вырубка леса лесопромышленными предприятиями, осушение болот и сброс
излишней почвенной влаги с помощью мелиоративных устройств, загрязнение водного и воздушного
бассейнов отходами различных производств и т. п.
Основные
причины
возникновения
техногенеза
—
эксплуатация
природных
ресурсов
и
функционирование технических систем, осуществляющих сброс отходов в природную среду.
Источниками техногенеза являются различные технологические процессы промышленных и
сельскохозяйственных производств, транспорт, объекты строительства, производственной и социальнобытовой инфраструктуры, рекреации и т. п. Практически любой объект хозяйственной сферы является
источником техногенеза.
Современные ландшафты в зависимости от степени их измененности техногенезом разделяются на
следующие четыре группы.
I. Природные (естественные) комплексы. К этой категории следует отнести природные комплексы,
испытывающие минимальное, главным образом фоновое, реже - слабое косвенное техногенное воздействие, не
приводящее к заметным изменениям состояния их компонентов и внутриландшафтных связей и не
оказывающее существенного влияния на ход природных процессов. Тем не менее даже минимальное
воздействие техногенеза не может не сказаться, пусть самым незначительным образом, на формировании этих
ландшафтов. Такие комплексы сохраняются в заповедниках, заказниках, национальных парках, а также на
слабо освоенных в хозяйственном отношении территориях, в достаточной степени удаленности от крупных
населенных пунктов, промышленных объектов и транспортных коммуникаций с большой плотностью
движения.
II. Природно-техногенные комплексы. К ним относятся ландшафты,
техногенного
измененные в результате
воздействия, направленного преимущественно на их биотические компоненты,
почвы и
водный режим, без существенных изменений рельефа, литологического фундамента и гидрографической
жги.
Такие
ландшафты
формируются
главным
образом
под воздействием
сельского,
лесного,
водного и рекреационного хозяйств, мелиоративных мероприятий, сельской застройки.
К природно-техногенным следует отнести и ландшафты, испытавшие в прошлом прямое техногенное
воздействие на цитологический фундамент и рельеф и находящиеся в своем развитии на стадии
посттехногенеза. Примером природно-техногенных комплексов являются сельскохозяйственные угодья,
лесопарки, рекреационные зоны.
III. Техногенно-природные комплексы. Сюда относятся ландшафты,
трансформированные
в
результате прямого воздействия техногенеза на их косную основу - рельеф и литологический фундамент
в процессе гидротехнического строительства. Техногенное воздействие горнодобывающих производств,
промышленного,
городского,
формированием
техногенного
транспортного,
рельефа,
гидротехнического и других видов строительства связано с
для
которого
характерно
отсутствие географической
обусловленности.
IV. Техногенные комплексы. Эти комплексы формируются при практически полном замещении почвы и
биоты техногенными образованиями (асфальтовые, бетонные и другие покрытия поверхности, скопления
16
массивных зданий и сооружений и т. п.). Типичными представителями таких комплексов являются элементы
городской и промышленной застройки.
Измененные природные комплексы и их компоненты, в свою очередь, влияют на самого человека и его
деятельность, что влечет за собой ряд часто нежелательных последствий. В связи с этим особое значение
приобретает анализ цепочки: антропогенное воздействие на природные системы — изменения свойств и
функций систем — последствия для жизни и деятельности населения. Лишь выявив конечное звено этой
цепочки, можно достаточно полно оценить вмешательство человека в окружающую природную среду.
Сущность воздействия человека на природные системы
Воздействие человека — это все виды его деятельности и созданных им объектов, вызывающие те или
иные изменения в природных системах. Оно включает действие технических средств, инженерных сооружений,
технологии (т.е. способов) производства, характера использования территории и акватории. Воздействие
человека может быть преднамеренным и непреднамеренным. Преднамеренное воздействие рассматривается
как целенаправленное и сознательное действие, которое осуществляется в процессе материального
производства, с тем чтобы удовлетворить определенные потребности общества (например, строительство ГЭС
для нужд энергетики, сооружение водохранилища для водоснабжения и ирригации, вырубка леса для
получения древесины, обустройство рекреационных объектов и т.п.). Преднамеренные воздействия — это
предмет экономики, они заранее планируются и финансируются.
Непреднамеренное воздействие представляет собой побочный эффект преднамеренного. Так,
сооружение водохранилища нередко ведет к повышению уровня грунтовых вод и подтоплению, абразии
берегов, ухудшению качества воды и к другим «незапланированным» последствиям. Побочные эффекты не
всегда проявляются сразу, нередко носят негативный характер, поэтому их изучение и анализ — одна из
важнейших задач географии и экологии.
Антропогенные воздействия классифицируют по разным признакам:

По характеру проявления в пространстве их разделяют на точечные (влияние отдельных
предприятий, городов), линейные (влияние коммуникаций) и площадные (использование возобновимых ресурсов на больших территориях).

По масштабам ареалов проявления изменений среды выделяют локальные, региональные и
глобальные воздействия.

По происхождению воздействия могут быть разделены на механические (например, разрушение
горных пород при добыче полезных ископаемых), физические (выделение тепловой энергии в
природную среду), химические (выброс химических веществ в атмосферу и водоемы), биологические
(интенсивное размножение вредителей в связи с недостаточной очисткой лесосек и захламлением
лесов).
Как известно, воздействие человека на природные системы осуществляется с помощью технических
средств, которые могут быть стационарными, не меняющими своего положения, и нестационарными,
подвижными.
К
стационарным
средствам
относят
инженерные
сооружения
—
любые
длительно
сохраняющиеся на местности объекты, созданные человеком из искусственных или естественных материалов
(промышленные предприятия, населенные пункты, плотины, каналы и др.). Их действие обычно локализовано в
пространстве и в большинстве случаев длится непрерывно. В результате время существования инженерных
сооружений и время их влияния на природу чаще всего совпадает. Действие же нестационарной техники
(сельскохозяйственных орудий, строительных машин и др.) кратковременно. Оно может периодически
17
повторяться (как, например, пахота), но не является непрерывным. Однако изменения в природе, вызванные
этой техникой, нередко сохраняются многие годы.
Характер воздействия различных технических средств (систем) на природу неодинаков. Д.Л.Арманд
разделил их на производственные (без функции управления природными процессами), нейтральные и
управляющие природой.
Производственные системы
объединяют добывающие и
перерабатывающие предприятия. К
добывающим относятся горнопромышленные, лесохозяйственные, сельскохозяйственные и другие подобные
объекты. Их воздействие на природу состоит, во-первых, в изъятии из нее веществ и энергии, во-вторых, в
засорении среды отходами производства. Перерабатывающие предприятия влияют на природу в основном
вторым путем. Системы, управляющие природными процессами, включают неподвижные и регулирующие
объекты. Неподвижные системы (лесные полосы, противоселевые сооружения, ограды и др.) преднамеренно
ускоряют, замедляют или останавливают потоки воды, воздуха, снега, твердых частиц, животных.
Регулирующие системы с помощью подвижных устройств позволяют усиливать или ослаблять потоки (плотины, затворы на каналах, рыбоподъемники и др.), осуществлять направленное изменение природных
комплексов. К нейтральным сооружениям относятся здания, дороги, мосты, нефтепроводы и другие подобные
объекты. Они не рассчитаны на изъятие веществ и энергии, не имеют отходов, но самим своим присутствием
могут служить помехой движению воды, воздуха или миграции животных.
Исходя из особенностей взаимодействия техники с окружающей средой, выделяют производящие и
обслуживающие технические системы. Производящие системы служат для извлечения вещества и энергии из
среды и переработки их в необходимую для человека продукцию. Обслуживающие системы разделяют на
активные, предназначенные для изменения физико-географических условий, и пассивные. Для природопользования наибольший интерес представляют активные системы, так как они, с одной стороны, вызывают
целенаправленные сдвиги в природной среде, а с другой — препятствуют неблагоприятным изменениям,
связанным с влиянием добывающей и обрабатывающей техники.
А.Г.Исаченко (2001) выделил два главных типа антропогенных воздействий на природную среду. К
первому типу он относит воздействия, связанные с видами хозяйственной деятельности направленными
главным образом на использование почвенно-биологического потенциала ландшафтов. Эксплуатация
биологического потенциала ландшафтов (изъятие биоты) велась на больших площадях, особенно на
исторически первоначальных стадиях экстенсивного их освоения (собирательство, охотничий промысел,
пастбищное животноводство). С развитием земледелия усилилась интенсификация хозяйства, а в связи с
ростом населения и его потребностей требовалось дальнейшее расширение пахотных земель. Хозяйственные
воздействия первого типа, ярко проявившиеся в господствующем «фоновом» характере использования почв и
биотических компонентов, приобрели макрорегиональный, «фоновый» уровень и охватили обширные
пространства
зонального
масштаба.
Территориальное
распространение
воздействий
этого
типа
и
соответствующих им типов использования земель (угодий) подчинено географическим закономерностям. Для
территории России основными фоновыми типами земель (угодий), имеющими зональное значение, являются
леса (46 % всей площади), оленьи пастбища (около 19%) и сельскохозяйственные угодья (13 %), в том числе
пашня (около 8 %).
Второй тип антропогенного воздействия на природную среду связан с вторичными (перерабатывающими) производствами и урбанизацией. Хронологически в масштабах истории человечества эта форма
воздействия (условно ее можно назвать индустриальной или техногенной) возникла сравнительно недавно. Ее
ощутимые следы в ландшафтах стали проявляться лишь в начале XX столетия. С развитием индустрии и
18
урбанизации связаны специфические типы использования земель. Территория занимается под объекты, не
имеющие аналогов в природном ландшафте, — населенные пункты с промышленными предприятиями и
жилыми кварталами, дороги, трубопроводы и другие инженерные сооружения. Распространение угодий этого
типа имеет очаговый характер, и по занимаемой площади (0,8 % от всей территории страны) они не идут ни в
какое сравнение с фоновыми типами использования земель. Однако по интенсивности воздействия на
ландшафты и на экологическую обстановку второй тип влияния значительно превосходит доиндустриальные
формы воздействия на природную среду и является качественно иным.
Важнейшая качественная особенность воздействия индустрии и урбанизации на природную среду
состоит в том, что главным фактором оказываются производственные и коммунально-бытовые отходы, а
основной механизм влияния — ландшафтно-геохимический. Данный механизм приводит в действие систему
техногенной миграции химических элементов, затрагивающую практически все компоненты ландшафта. В
системе техногенных химических потоков особая роль принадлежит наиболее подвижной среде — атмосфере,
обеспечивающей перенос загрязняющих веществ на дальние расстояния и в конечном счете на всю
географическую оболочку (биосферу). Следует отметить, что в настоящее время индустриальные методы
воздействия на природу интенсивно проникают в традиционные формы хозяйственной деятельности, в том
числе в сельское и лесное хозяйство, в определенной степени сглаживая контрасты между двумя главными
типами влияния.
Таким образом, в самом общем плане физическую сущность антропогенного воздействия на
природные системы можно определить как:
а) изъятие вещества и энергии из окружающей среды;
б) привнесение в природу различных отходов производства и других веществ (например,
ядохимикатов);
в) трансформацию компонентов и процессов в природных системах (а в конечном итоге и структуры
систем);
г) привнесение в природу чуждых для нее технических и техногенных объектов.
Антропогенные нагрузки, их измерение и картографирование
Для изучения антропогенного воздействия на природную среду необходимы его количественная
оценка и выявление закономерностей распределения в пространстве. Количественная мера воздействия
человека на природные системы в форме изъятия, привнесения или перемещения вещества и энергии получила
название антропогенной нагрузки. Нагрузка может быть целенаправленной — для поддержания
функционирования ландшафта в заданном режиме (распашка, полив, внесение удобрений, сооружение
инженерных объектов и др.) или побочной — в виде загрязнения среды, проявления неблагоприятных
процессов (например, вторичного засоления), разрушения структуры природных комплексов и т. п.
Целесообразно различать нагрузку на чисто природные и уже измененные человеком комплексы. Для
первых любое воздействие является нагрузкой, для измененных комплексов (ландшафтов) нагрузкой следует
считать новое воздействие сверх испытанного ранее (например, прокладка дорог в сельскохозяйственном
ландшафте, использование сельскохозяйственного ландшафта в целях рекреации и т.п.).
Для определения величины нагрузки используют показатели, характеризующие основные виды
антропогенного воздействия на ландшафты и их ресурсы: ресурсоемкость, землеемкость, отходность
производства.
Ресурсоемкость — это показатель, отражающий размеры изымаемого из природы вещества
(минерального, органического, воды, воздуха) и энергии.
19
Землеемкость рассматривают как показатель, определяющий размеры территории, нарушаемой или
используемой человеком при том или ином виде деятельности:
а) как пространственную основу развития производства и расселения людей, что условно можно
определить как «местоемкость»;
б) как источник возобновимых биологических ресурсов (единственный компонент природы,
обладающий плодородием), что связано с превращением естественных территорий в угодья сельского, лесного
и промыслового хозяйства.
Отходность — показатель, отражающий размеры поступающих в природу отходов производства и
потребления в виде веществ (твердых, жидких, газообразных) и энергии.
Количественным выражением этих показателей могут служить коэффициенты использования ресурсов
территории (Кир) и ее земель (Киз), а также коэффициент привнесения вещества и энергии (Кпв). Их
определяют из следующих соотношений:
Важное значение имеет определение нормы нагрузки на ландшафты и экосистемы, т. е. величины
антропогенного воздействия, не приводящего к нарушению наиболее важных социально-экономических
функций и механизмов самовосстановления этих комплексов. Критической или предельно допустимой
нагрузкой (ПДН) считается та, выше которой разрушается структура природной системы и нарушаются ее
функции.
Величины нагрузок и характер антропогенных воздействий на ландшафты и экосистемы тесно связаны
с видами природопользования: промышленным, сельскохозяйственным, лесохозяйственным, рекреационным и
др.
В территориальном аспекте отдельные виды воздействий или их сочетание могут изучаться на трех
уровнях размерности:
а) элементарном (отдельное промышленное или сельскохозяйственное предприятие — завод, рудник,
электростанция, животноводческий комплекс и др.);
б) локальном (сочетания промышленных предприятий, городские и крупные сельские поселения,
транспортные магистрали или их значительные по величине участки, многоотраслевые сельскохозяйственные
предприятия);
в) региональном (территориальные группы населенных пунктов, промышленные или сельскохозяйственные районы, крупные транспортные системы и другие подобные образования). Наибольший
практический интерес вызывает изучение локальных и региональных систем, поскольку именно на этом уровне
возникают самые острые проблемы взаимодействия человека с окружающей природной средой.
Одним из важных методов изучения пространственных закономерностей распределения антропогенной
нагрузки выступает картографический метод. Его использование предполагает обоснование и выбор
репрезентативных показателей воздействия на природу. По мнению А. Г. Исаченко (2001), в качестве
интегрального показателя антропогенной нагрузки на ландшафты регионального уровня может быть принята
20
плотность населения. Признавая условность этой характеристики, он отмечает, что с изменением плотности
населения, как правило, согласуется уровень хозяйственной освоенности территории, интенсивность
хозяйственной деятельности и различных форм антропогенного воздействия на ландшафты. Увеличение
населенности влечет за собой рост потребления различных природных ресурсов (например, водных,
рекреационных), рост автомобильного парка, количества коммунально-бытовых отходов, не говоря уже об
отходах производств, в которых занята активная часть населения. Показатель плотности должен быть дополнен
рядом других характеристик, позволяющих уточнить и конкретизировать оценку антропогенных нагрузок.
Эмпирически было установлено, что наиболее репрезентативным региональным показателем фоновой
сельскохозяйственной нагрузки на ландшафты служит распаханность территории. В ряде случаев в качестве
дополнительного (или вспомогательного) индикатора целесообразно использовать плотность сельского населения. Для сравнительной оценки нагрузок очагового характера, связанных с воздействием промышленности и
урбанизации, наиболее подходящим показателем оказалась плотность (на единицу площади) выброса
загрязняющих веществ в атмосферу; вспомогательное значение имеют плотность городского населения и его
доля в общем населении региона.
21
Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция 3-4. Природно-техногенные комплексы, виды воздействий, составные элементы
Длительная история развития человечества - это, прежде всего, история природопользования, развития
производительных сил, познания человеком законов природы и общества, смена на этой основе, общественноэкономических формаций. Поэтому, вполне естественно, что взаимоотношение человека с природой и ее
ресурсами подчиняется, с одной стороны - характеру ресурсов в самом широком понимании этого слова,
начиная с размеров самой территории и кончая залегающими в недрах земли полезными ископаемыми и, с
другой, состоянием производительных сил.
Техногенез - совокупность процессов техногенного воздействия общества на природную среду.
Причиной техногенеза является хозяйственная деятельность общества. Примерами техногенеза могут служить
трансформация рельефа и литологического фундамента природных систем в процессе добычи минеральных
ресурсов и строительства, вырубка леса лесопромышленными предприятиями, осушение болот и сброс
излишней почвенной влаги с помощью мелиоративных устройств, загрязнение водного и воздушного
бассейнов отходами различных производств и т. п.
Основные
причины
возникновения
техногенеза
—
эксплуатация
природных
ресурсов
и
функционирование технических систем, осуществляющих сброс отходов в природную среду.
Источниками техногенеза являются различные технологические процессы промышленных и
сельскохозяйственных производств, транспорт, объекты строительства, производственной и социальнобытовой инфраструктуры, рекреации и т. п. Практически любой объект хозяйственной сферы является
источником техногенеза.
Современные ландшафты в зависимости от степени их измененности техногенезом разделяются на
следующие четыре группы.
I. Природные (естественные) комплексы. К этой категории следует отнести природные комплексы,
испытывающие минимальное, главным образом фоновое, реже - слабое косвенное техногенное воздействие, не
приводящее к заметным изменениям состояния их компонентов и внутриландшафтных связей и не
оказывающее существенного влияния на ход природных процессов. Тем не менее даже минимальное
воздействие техногенеза не может не сказаться, пусть самым незначительным образом, на формировании этих
ландшафтов. Такие комплексы сохраняются в заповедниках, заказниках, национальных парках, а также на
слабо освоенных в хозяйственном отношении территориях, в достаточной степени удаленности от крупных
населенных пунктов, промышленных объектов и транспортных коммуникаций с большой плотностью
движения.
II. Природно-техногенные комплексы. К ним относятся ландшафты,
техногенного
измененные в результате
воздействия, направленного преимущественно на их биотические компоненты,
почвы и
водный режим, без существенных изменений рельефа, литологического фундамента и гидрографической
жги.
Такие
ландшафты
формируются
главным
образом
под воздействием
сельского,
лесного,
водного и рекреационного хозяйств, мелиоративных мероприятий, сельской застройки.
К природно-техногенным следует отнести и ландшафты, испытавшие в прошлом прямое техногенное
воздействие на цитологический фундамент и рельеф и находящиеся в своем развитии на стадии
посттехногенеза. Примером природно-техногенных комплексов являются сельскохозяйственные угодья,
лесопарки, рекреационные зоны.
III. Техногенно-природные комплексы. Сюда относятся ландшафты,
трансформированные
в
результате прямого воздействия техногенеза на их косную основу - рельеф и литологический фундамент
22
в процессе гидротехнического строительства. Техногенное воздействие горнодобывающих производств,
промышленного,
городского,
формированием
техногенного
транспортного,
рельефа,
гидротехнического и других видов строительства связано с
для
которого
характерно
отсутствие географической
обусловленности.
IV. Техногенные комплексы. Эти комплексы формируются при практически полном замещении почвы и
биоты техногенными образованиями (асфальтовые, бетонные и другие покрытия поверхности, скопления
массивных зданий и сооружений и т. п.). Типичными представителями таких комплексов являются элементы
городской и промышленной застройки.
Природно-техногенные системы – совокупность природных объектов и инженерных сооружений,
взаимодействующих с окружающей средой.
Анализируя причины каких-то изменений, произошедших в природе, или прогнозируя их, всегда
приходится рассматривать не менее двух взаимосвязанных компонентов, образующих единую систему
взаимодействия:
-
природную основу системы
-
и ее техногенное ядро, т.е. технологические, технические и инженерные средства, сооружения и
комплексы, эксплуатация которых приводит или может привести к изменениям ландшафта.
Очевидно, что ПТГС являются сложными иерархическими образованиями, содержащими в себе
взаимосвязанные компоненты различного уровня воздействия на природные объекты и по-разному
воспринимающие эти воздействия. Очевидно также, что совокупность воздействий всех компонентов системы
будет определяться ее назначением, ее функцией.
Виды природно-техногенных комплексов, возникающих при природообустройстве:
-
гидромелиоративные системы,
-
инженерно-экологические системы,
-
природоохранные комплексы,
-
водохозяйственные системы,
-
экологические инфраструктуры;
Мы рассматриваем окружающую среду как систему природных и антропогенных объектов и сред,
состоящих из различных компонентов, находящихся во взаимосвязи и взаимовлиянии. При этом антропогенная
среда представяется единством имеющих собственную сложную структуру техногенной среды, а также среды
социальной. Окружающая среда всегда ассоциирована с какой-либо территорией (акваторией), т.к. именно
такое рассмотрение связывает природные среды с организмами и местами их обитания.
Природно-техногенный комплекс можно представить как структурированную пространственновременную систему взаимодействующих природных и техногенных компонентов окружающей среды,
взаимообусловленных в своем размещении, характеризующаяся антропогенной нагрузкой на природные
компоненты среды. Понятие природно-техногенного комплекса практически сближается с понятием природнотерриториального комплекса, при условии выделения в последнем техногенных компонентов и факторов
влияния на природную среды.
В состав природно-техногенного комплекса, в качестве компонентов, входят основные природные
объекты, составляющую природную основу ПТГС:
-
воздушная среда,
-
водные объекты (воды),
-
почва, породы,
23
-
растительность и животный мир (биота),
и искусственные объекты техногенной среды:
-
наземные и подземные сооружения,
-
плотины, водохранилища,
-
технические средства, например бульдозеры и т.п.
Техногенная среда представляет собой отдельный компонент, который требует особого рассмотрения.
Во-первых, именно она порождает основную массу факторов антропогенного влияния на природные
компоненты (факторы экологической опасности), которые нужно принимать во внимание и, по возможности,
оценивать количественно. Эта среда является источником массированной техногенной нагрузки - выделения в
окружающую среду ксенобиотиков, физического и др. загрязнения среды, порождая целый ряд биотических,
ландшафтных и, в конечном итоге, биосферных нарушений.
Во-вторых, техногенная среда сама является комплексом с определенной структурой, включающим все
природные среды и объекты, расположенные в зоне ее влияния. Так, мы со всей определенностью говорим о
воздушной среде городов, промышленных и других зон как особой среде, отличающейся по составу и
свойствам от атмосферного воздуха; в техногенной среде могут быть созданы или использоваться
существующие водные объекты для водосбережения, технологических, рекреационных и др. целей. В таких
водоемах существует собственная, характерная для них биота, которая не может не иметь взаимоотношений с
природной средой постольку, поскольку природа не знает границ.
Большое методологическое значение имеет понимание роли и места человека как вида и индивида в
природно-техногенном комплексе. Образуя социальную среду, человеческое общество объективно нуждается в
техническом прогрессе и выступает движущей силой рассматриваемой нами антропогенной нагрузки. В то же
время, проявления этой нагрузки, выраженные как нарушения почв и ландшафтов, промышленные выбросы и
стоки, истребление животных и др., часто обусловлены деятельностью человека как индивида. И действительно
- конкретный человек нажимает на курок, отстреливая редкое животное; конкретный работник открывает кран
для сброса отходов в реку и т.п.
Основные свойства природно-техногенных геосистем
Функционирование геосистем осуществляется в процессе взаимодействия входящих в
их состав подсистем - природной и антропогенной. В процессе любой человеческой
деятельности, так или иначе связанной с использованием территорий, происходит своего
рода наложение антропогенных систем на природные, точнее - внедрение одних в другие.
Однако это наложение, внедрение, не является чисто механическим. Поскольку и те, и
другие системы динамичны, они вступают во взаимодействие друг с другом.
Главное свойство всех природно-антропогенных геосистем - выполнение определенных социальноэкономических функций. Как уже было отмечено, ПТК или геосистемы создаются человеком в соответствии с
его потребностями для достижения тех или иных целей:
-
для получения продуктов питания (агрогеосистемы),
-
для добычи полезных ископаемых,
-
для производства промышленных изделий (индустриальные геосистемы),
-
для создания благоприятной жизненной среды (геосистемы населенных мест) и т.д.
Важным свойством ПАТ является то, что входящие в них подсистемы - образования гетерогенные.
Однако они взаимодействуют между собой и в процессе этого взаимодействия формируется своеобразный
24
природно-антропогенный тип обмена веществом и энергией. Именно такое взаимодействие, проявляющееся в
энерго- и массообмене, обеспечивает целостность ПАТ.
Можно сказать, что современные ландшафты, представляющие собой природно-антропогенные
геосистемы, как и все созданное человеком, имеют двойственную качественную определенность - все они
природные по своей материальной сущности и вместе с тем все они антропогенные по вложенному в них
человеческому труду. При этом в одних геосистемах, например сельскохозяйственных, лесохозяйственных, на
первый план выступает их природная сущность, а антропогенная остается как бы в тени. В других, например
промышленных, транспортных, на первый план выступает их антропогенная, техногенная сущность, а
природная остается в тени.
Но при анализе процесса функционирования геосистем оказывается, что такие, казалось бы, в высшей
степени природные геосистемы, как, например, сельскохозяйственное поле, в значительной мере зависят от
человека. Они практически не могут функционировать нормально (т.е. в нужном для общества направлении)
без постоянного, систематического, можно сказать, ежечасного вкладывания в них человеческого труда, без
постоянного участия в этом процессе человека. Некоторые же индустриальные геосистемы, будучи созданными
человеком, при функционировании могут быть переведены на автоматический режим.
Направленность воздействия техногенного ядра на природную основу интегрально определяется
назначением ПТГС. Иначе говоря, в сходных по назначению системах и близких по параметрам природных
условиях можно достаточно обосновано ожидать и сходных воздействий ядра на природную среду. И,
соответственно, сопоставимой реакции природных объектов на это воздействие или совокупность воздействий,
предопределенную назначением техногенного ядра. Сказанное позволяет при прогнозировании развития ПТГС
и разработке проектов природоохранных мероприятий широко использовать принцип актуализма или подобия,
конечно, с учетом природных особенностей и темпов (динамики) воздействия на природные комплексы. С этих
позиций представляется возможным наметить следующие категории ПТГС, обладающие рядом аналогичных
свойств:
1) добывающие природные ресурсы;
2) перерабатывающие добытые ресурсы и выпускающие промежуточную или окончательную
продукцию;
3) обеспечивающие функционирование двух первых типов ПТГС.
В свою очередь, в ПТГС, добывающих природные ресурсы, должны быть вычленены системы,
предназначенные для добычи минерально-сырьевых ресурсов, в т.ч. твердых полезных ископаемых, подземных
вод, нефти, и газа. Если следовать далее, то ПТГС, функционирующие для добычи твердых полезных
ископаемых, должны быть подразделены на подземные и открытые разработки, а далее по видам и свойствам
добываемых руд, углей и т.п. Очевидно, что воздействия на природную среду горных комбинатов,
обеспечивающих добычу калийных солей, каменного угля, железных или сульфидных руд цветных металлов
будут существенно различны. И столь же различны должны должны быть направления наших усилий при
решении природоохранных вопросов.
Нередко добывающие и перерабатывающие комплексы объединяются в единые системы высокого
ранга. Например системы Газпрома охватывают комплексы добывающих скважин, трубопроводов и тепловых
электростанций, перерабатывающих значительную часть добываемого топлива в электрическую энергию,
являющуюся конечной продукцией предприятий.
В зависимости от характера и режима воздействия техногенного ядра на природную основу, стадии
формирования ПТГС, последние могут быть неравновесными (динамичными) или квазистационарными.
25
Обоснование границ ПТК, направленность и интенсивность техногенного воздействия
Оценивая причины и следствия взаимодействия техногенного ядра и природной основы ПТК,
разрабатывая прогноз преобразования природной среды и содержание природоохранных проектов и
мероприятий, приходится сталкиваться с необходимостью определения границ ПТК, направленности и
интенсивности техногенных воздействий на природную их основу. В частности, нередки cлучаи, когда
производственные комплексы, граничащие друг с другом, взаимосвязаны сырьевыми, энергетическими и даже
людскими потоками и образуют функциональное или пространственное (территориальное) сообщество,
отвечающее границам крупных городов или их агломерациям (мегаполисам). Следовательно, характернейшая
черта ПТК - открытость границ, а их установление всегда условно и определяется целями исследования.
Поясним это простейшим примером.
Известно, что по обе стороны автомобильной дороги возникает полоса загрязнения почвы
соединениями свинца и бензапиреном. Очевидно, что ширина этой полосы будет контролироваться границей
соответствующей геохимической аномалии, которая и определит контур целесообразных геохимических
исследований. Он может быть передвинут дальше от дороги в случае повышения чувствительности анализа.
Или наоборот, полоса изучения будет сокращена, если исследованию будут подлежать только загрязнения,
содержание которых превышает предельно допустимые концентрации для почв. И совсем другой будет граница
гидрогеологических исследований, направленных, например, к изучению полосы дренирования местности
водопонижающими придорожними кюветами.
Границы ПТК и особенно - определяющиеся загрязнением природных объектов могут быть весьма
различны в различных средах, например в почве, поверхностных водах, атмосферном воздухе. Известно, что
загрязнение воздушного бассейна современного крупного промышленного города может распространяться до
1000 километров от его административной границы. В речном потоке факел загрязнения воды
нефтепродуктами может быть "оторван" и отнесен течением от источника загрязнения на расстояния более 300
километров. На сотни квадратных километров простираются депрессионные воронки уровня подземных вод по
периферии крупнейших карьеров Курской магнитной аномалии и более 100 км ощущается подпор грунтовых
вод по периферии Каракумского канала. В подобных условиях, в освоенных промышленностью и сельским
хозяйством регионах, правомерно выявление не границ в контурном их понимании, а граничных зон
взаимовлияния смежных ПТК.
Помимо границ в плане, при исследовании ПТК всегда возникает необходимость выявления глубины
распространения зоны воздействия инженерных объектов на природные, в частности - геологические тела и
заключенные в них подземные воды. Необходимость глубинного изучения ПТГС определяется далеко не
только теоретическим интересом, но, главным образом, практическими реалиями и, в частности,
устойчивостью зданий и сооружений, качеством подземных и взаимосвязанных с ними поверхностных вод.
В общем случае, в условиях артезианских гидрогеологических структур эта глубина может
определяться положением в разрезе регионального водоупора, залегающего ниже самых глубоких подземных
выработок или буровых скважин, в условиях развития кристаллических пород - мощностью зоны открытой
трещиноватости. В особо сложных геоструктурных условиях, в частности при строительстве и эксплуатации
зданий и сооружений, в т.ч. водохранилищ, в зонах активного тектогенеза, прогноз реакции геологической
среды может потребовать достаточно глубоких исследований, измеряемых многими сотнями, а иногда и
тысячами метров.
26
Оценивая воздействие техногенного ядра на природную основу ПТК практически всегда приходится
учитывать многообразные последствия таких воздействий. Да и сами воздействия бывают неоднозначны. Хотя
в принципе направленность воздействия ядра ПТК на природную основу можно свести к четырем группам:
- изъятие вещества из системы (добывающие ПТГС),
- привнесение вещества в систему (строительство, водохранилища, золошлакоотвалы, всякого рода
свалки),
- рассеивание вещества (например аэрозолей, гербицидов или минеральных удобрений)
- перемещение (перераспределение) вещества.
Классификация эта несколько условна и требует кратких пояснений.
В частности - рассеивание вещества в системе можно рассматривать как частный случай привнесения
вещества. Разница состоит в том, что в последнем случае привносится масса вещества, сопоставимая с массой
системы, тогда как рассеивается масса вещества бесконечно малая в сравнении с массой системы, но
обладающая высокой химической активностью и воздействующая на природные объекты системы не массой, а
именно химически. Перемещение массы вещества реализуется в некоторых добывающих системах, в которых
масса полезного компонента бесконечно мала в сопоставлении с массой перемещенного вещества. Это можно
показать на примере добычи алмазов или золота, когда масса полезного продукта измеряется каратами или
килограммами, а переработанной породы - тысячами и миллионами тонн. Частным случаем перемещены массы
вещества можно рассматривать течение грунтов под влиянием нагрузки, оползневые, селевые и иные процессы,
спровоцированные техногенным воздействием.
Изменения свойств природной среды многообразны и проявляются в нарушении геохимического
баланса веществ, снижении прозрачности атмосферы, возникновении наведенных радиомагнитных и
электрических полей, изменении величены альбедо подстилающей поверхности. В частности, загрязнение
поверхности снежного покрова в угледобывающих районах и по периферии промышленных комплексов
приводит в северных мерзлотных условиях к раннему снеготаянию, деградации высокотемпературной "вялой"
мерзлоты, интенсификации термокарстовых процессов.
Наряду с направленностью, характером воздействий на природную основу, реакция последней во
многом определяется интенсивностью воздействий, темпами развития техногенеза, вкладываемыми в
технические средства мощностями, количеством загрязняющих веществ, сбрасываемых за единицу времени.
Темпы воздействия техногенеза на природную среду пожалуй наиболее сложная для изучения категория в силу
нередко высокой их динамичности и изменчивости.
Загрязнение природных сред и нормативные показатели
Наиболее масштабные и опасные для природных объектов и человека последствия техногенеза
проявляются в загрязнении природных сред.
Под загрязнением понимается привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не
свойственных для нее физических, химических, информационных или биологических агентов или превышение
в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего (в пределах его крайних колебаний) уровня их
концентрации.
Это определение требует следующих пояснений. Загрязнение природных сред может быть вызвано как
техногенными, так и природными процессами. Например подсасыванием морской высокоминерализованной
воды в береговые водозаборы, загрязнение нефтепродуктами водных объектов в местах естественного выхода
нефти на поверхность и в других подобных ситуациях. Типичным примером возникновения новых
загрязнителей является процесс эвтрофикации - активного развития в водохранилищах синезеленых
27
водорослей, в результате которого резко снижается содержание в воде растворенного кислорода, а в придонной
части может сконцентрироваться растворенный в воде сероводород.
Численно, степень загрязнения определяется концентрациями загрязняющих веществ, соответственно в
воздушном бассейн, почве, растительности, водных источниках. Эти концентрации могут быть безопасны для
объектов живой природы, могут приводить к их угнетению и в крайних случаях к гибели. Максимальная
концентрация загрязняющего вещества в природных средах, которая практически не влияет на состояние
природных объектов получила наименование предельно допустимой концентрации или ПДК. Для воздушной
среды ПДК приводятся в мкг/м3 или мг/м3, а для водной в г/дм3, мг/дм3 или мкг/дм3.
Первоначально ПДК оценивались только по отношению к человеку и его реакции на загрязнители,
однако в дальнейшем этот показатель используется и в отношении иных природных объектов: почв, диких
животных, рыб, природных ландшафты в целом.
Учитывая производственные процессы и достаточно сложную и меняющуюся ситуацию с содержанием
загрязняющих веществ в воздушной среде промышленных комплексов, городов и поселков понятие ПДК в
отношении человека дифференцировано. В частности, просчитываются такие показатели:
ПДКрз.- предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в рабочей зоне;
ПДКсс - предельно допустимые средние суточные концентрации;
ПДКмр - предельно допустимые максимальные разовые концентрации
Кл - концентрации летальные
Измененные природные комплексы и их компоненты, в свою очередь, влияют на самого человека и его
деятельность, что влечет за собой ряд часто нежелательных последствий. В связи с этим особое значение
приобретает анализ цепочки: антропогенное воздействие на природные системы — изменения свойств и
функций систем — последствия для жизни и деятельности населения. Лишь выявив конечное звено этой
цепочки, можно достаточно полно оценить вмешательство человека в окружающую природную среду.
Сущность воздействия человека на природные системы
Воздействие человека — это все виды его деятельности и созданных им объектов, вызывающие те или
иные изменения в природных системах. Оно включает действие технических средств, инженерных сооружений,
технологии (т.е. способов) производства, характера использования территории и акватории. Воздействие
человека может быть преднамеренным и непреднамеренным. Преднамеренное воздействие рассматривается
как целенаправленное и сознательное действие, которое осуществляется в процессе материального
производства, с тем чтобы удовлетворить определенные потребности общества (например, строительство ГЭС
для нужд энергетики, сооружение водохранилища для водоснабжения и ирригации, вырубка леса для
получения древесины, обустройство рекреационных объектов и т.п.). Преднамеренные воздействия — это
предмет экономики, они заранее планируются и финансируются.
Непреднамеренное воздействие представляет собой побочный эффект преднамеренного. Так,
сооружение водохранилища нередко ведет к повышению уровня грунтовых вод и подтоплению, абразии
берегов, ухудшению качества воды и к другим «незапланированным» последствиям. Побочные эффекты не
всегда проявляются сразу, нередко носят негативный характер, поэтому их изучение и анализ — одна из
важнейших задач географии и экологии.
Антропогенные воздействия классифицируют по разным признакам:

По характеру проявления в пространстве их разделяют на точечные (влияние отдельных
предприятий, городов), линейные (влияние коммуникаций) и площадные (использование возобновимых ресурсов на больших территориях).
28

По масштабам ареалов проявления изменений среды выделяют локальные, региональные и
глобальные воздействия.

По происхождению воздействия могут быть разделены на механические (например, разрушение
горных пород при добыче полезных ископаемых), физические (выделение тепловой энергии в
природную среду), химические (выброс химических веществ в атмосферу и водоемы), биологические
(интенсивное размножение вредителей в связи с недостаточной очисткой лесосек и захламлением
лесов).
Как известно, воздействие человека на природные системы осуществляется с помощью технических
средств, которые могут быть стационарными, не меняющими своего положения, и нестационарными,
подвижными.
К
стационарным
средствам
относят
инженерные
сооружения
—
любые
длительно
сохраняющиеся на местности объекты, созданные человеком из искусственных или естественных материалов
(промышленные предприятия, населенные пункты, плотины, каналы и др.). Их действие обычно локализовано в
пространстве и в большинстве случаев длится непрерывно. В результате время существования инженерных
сооружений и время их влияния на природу чаще всего совпадает. Действие же нестационарной техники
(сельскохозяйственных орудий, строительных машин и др.) кратковременно. Оно может периодически
повторяться (как, например, пахота), но не является непрерывным. Однако изменения в природе, вызванные
этой техникой, нередко сохраняются многие годы.
Характер воздействия различных технических средств (систем) на природу неодинаков. Д.Л.Арманд
разделил их на производственные (без функции управления природными процессами), нейтральные и
управляющие природой.
Производственные системы
объединяют добывающие и
перерабатывающие предприятия. К
добывающим относятся горнопромышленные, лесохозяйственные, сельскохозяйственные и другие подобные
объекты. Их воздействие на природу состоит, во-первых, в изъятии из нее веществ и энергии, во-вторых, в
засорении среды отходами производства. Перерабатывающие предприятия влияют на природу в основном
вторым путем. Системы, управляющие природными процессами, включают неподвижные и регулирующие
объекты. Неподвижные системы (лесные полосы, противоселевые сооружения, ограды и др.) преднамеренно
ускоряют, замедляют или останавливают потоки воды, воздуха, снега, твердых частиц, животных.
Регулирующие системы с помощью подвижных устройств позволяют усиливать или ослаблять потоки (плотины, затворы на каналах, рыбоподъемники и др.), осуществлять направленное изменение природных
комплексов. К нейтральным сооружениям относятся здания, дороги, мосты, нефтепроводы и другие подобные
объекты. Они не рассчитаны на изъятие веществ и энергии, не имеют отходов, но самим своим присутствием
могут служить помехой движению воды, воздуха или миграции животных.
Исходя из особенностей взаимодействия техники с окружающей средой, выделяют производящие и
обслуживающие технические системы. Производящие системы служат для извлечения вещества и энергии из
среды и переработки их в необходимую для человека продукцию. Обслуживающие системы разделяют на
активные, предназначенные для изменения физико-географических условий, и пассивные. Для природопользования наибольший интерес представляют активные системы, так как они, с одной стороны, вызывают
целенаправленные сдвиги в природной среде, а с другой — препятствуют неблагоприятным изменениям,
связанным с влиянием добывающей и обрабатывающей техники.
А.Г.Исаченко (2001) выделил два главных типа антропогенных воздействий на природную среду. К
первому типу он относит воздействия, связанные с видами хозяйственной деятельности направленными
главным образом на использование почвенно-биологического потенциала ландшафтов. Эксплуатация
29
биологического потенциала ландшафтов (изъятие биоты) велась на больших площадях, особенно на
исторически первоначальных стадиях экстенсивного их освоения (собирательство, охотничий промысел,
пастбищное животноводство). С развитием земледелия усилилась интенсификация хозяйства, а в связи с
ростом населения и его потребностей требовалось дальнейшее расширение пахотных земель. Хозяйственные
воздействия первого типа, ярко проявившиеся в господствующем «фоновом» характере использования почв и
биотических компонентов, приобрели макрорегиональный, «фоновый» уровень и охватили обширные
пространства
зонального
масштаба.
Территориальное
распространение
воздействий
этого
типа
и
соответствующих им типов использования земель (угодий) подчинено географическим закономерностям. Для
территории России основными фоновыми типами земель (угодий), имеющими зональное значение, являются
леса (46 % всей площади), оленьи пастбища (около 19%) и сельскохозяйственные угодья (13 %), в том числе
пашня (около 8 %).
Второй тип антропогенного воздействия на природную среду связан с вторичными (перерабатывающими) производствами и урбанизацией. Хронологически в масштабах истории человечества эта форма
воздействия (условно ее можно назвать индустриальной или техногенной) возникла сравнительно недавно. Ее
ощутимые следы в ландшафтах стали проявляться лишь в начале XX столетия. С развитием индустрии и
урбанизации связаны специфические типы использования земель. Территория занимается под объекты, не
имеющие аналогов в природном ландшафте, — населенные пункты с промышленными предприятиями и
жилыми кварталами, дороги, трубопроводы и другие инженерные сооружения. Распространение угодий этого
типа имеет очаговый характер, и по занимаемой площади (0,8 % от всей территории страны) они не идут ни в
какое сравнение с фоновыми типами использования земель. Однако по интенсивности воздействия на
ландшафты и на экологическую обстановку второй тип влияния значительно превосходит доиндустриальные
формы воздействия на природную среду и является качественно иным.
Важнейшая качественная особенность воздействия индустрии и урбанизации на природную среду
состоит в том, что главным фактором оказываются производственные и коммунально-бытовые отходы, а
основной механизм влияния — ландшафтно-геохимический. Данный механизм приводит в действие систему
техногенной миграции химических элементов, затрагивающую практически все компоненты ландшафта. В
системе техногенных химических потоков особая роль принадлежит наиболее подвижной среде — атмосфере,
обеспечивающей перенос загрязняющих веществ на дальние расстояния и в конечном счете на всю
географическую оболочку (биосферу). Следует отметить, что в настоящее время индустриальные методы
воздействия на природу интенсивно проникают в традиционные формы хозяйственной деятельности, в том
числе в сельское и лесное хозяйство, в определенной степени сглаживая контрасты между двумя главными
типами влияния.
Таким образом, в самом общем плане физическую сущность антропогенного воздействия на
природные системы можно определить как:
а) изъятие вещества и энергии из окружающей среды;
б) привнесение в природу различных отходов производства и других веществ (например,
ядохимикатов);
в) трансформацию компонентов и процессов в природных системах (а в конечном итоге и структуры
систем);
г) привнесение в природу чуждых для нее технических и техногенных объектов.
Антропогенные нагрузки, их измерение и картографирование
30
Для изучения антропогенного воздействия на природную среду необходимы его количественная
оценка и выявление закономерностей распределения в пространстве. Количественная мера воздействия
человека на природные системы в форме изъятия, привнесения или перемещения вещества и энергии получила
название антропогенной нагрузки. Нагрузка может быть целенаправленной — для поддержания
функционирования ландшафта в заданном режиме (распашка, полив, внесение удобрений, сооружение
инженерных объектов и др.) или побочной — в виде загрязнения среды, проявления неблагоприятных
процессов (например, вторичного засоления), разрушения структуры природных комплексов и т. п.
Целесообразно различать нагрузку на чисто природные и уже измененные человеком комплексы. Для
первых любое воздействие является нагрузкой, для измененных комплексов (ландшафтов) нагрузкой следует
считать новое воздействие сверх испытанного ранее (например, прокладка дорог в сельскохозяйственном
ландшафте, использование сельскохозяйственного ландшафта в целях рекреации и т.п.).
Для определения величины нагрузки используют показатели, характеризующие основные виды
антропогенного воздействия на ландшафты и их ресурсы: ресурсоемкость, землеемкость, отходность
производства.
Ресурсоемкость — это показатель, отражающий размеры изымаемого из природы вещества
(минерального, органического, воды, воздуха) и энергии.
Землеемкость рассматривают как показатель, определяющий размеры территории, нарушаемой или
используемой человеком при том или ином виде деятельности:
а) как пространственную основу развития производства и расселения людей, что условно можно
определить как «местоемкость»;
б) как источник возобновимых биологических ресурсов (единственный компонент природы,
обладающий плодородием), что связано с превращением естественных территорий в угодья сельского, лесного
и промыслового хозяйства.
Отходность — показатель, отражающий размеры поступающих в природу отходов производства и
потребления в виде веществ (твердых, жидких, газообразных) и энергии.
Количественным выражением этих показателей могут служить коэффициенты использования ресурсов
территории (Кир) и ее земель (Киз), а также коэффициент привнесения вещества и энергии (Кпв). Их
определяют из следующих соотношений:
Важное значение имеет определение нормы нагрузки на ландшафты и экосистемы, т. е. величины
антропогенного воздействия, не приводящего к нарушению наиболее важных социально-экономических
функций и механизмов самовосстановления этих комплексов. Критической или предельно допустимой
нагрузкой (ПДН) считается та, выше которой разрушается структура природной системы и нарушаются ее
функции.
31
Величины нагрузок и характер антропогенных воздействий на ландшафты и экосистемы тесно связаны
с видами природопользования: промышленным, сельскохозяйственным, лесохозяйственным, рекреационным и
др.
В территориальном аспекте отдельные виды воздействий или их сочетание могут изучаться на трех
уровнях размерности:
а) элементарном (отдельное промышленное или сельскохозяйственное предприятие — завод, рудник,
электростанция, животноводческий комплекс и др.);
б) локальном (сочетания промышленных предприятий, городские и крупные сельские поселения,
транспортные магистрали или их значительные по величине участки, многоотраслевые сельскохозяйственные
предприятия);
в) региональном (территориальные группы населенных пунктов, промышленные или сельскохозяйственные районы, крупные транспортные системы и другие подобные образования). Наибольший
практический интерес вызывает изучение локальных и региональных систем, поскольку именно на этом уровне
возникают самые острые проблемы взаимодействия человека с окружающей природной средой.
Одним из важных методов изучения пространственных закономерностей распределения антропогенной
нагрузки выступает картографический метод. Его использование предполагает обоснование и выбор
репрезентативных показателей воздействия на природу. По мнению А. Г. Исаченко (2001), в качестве
интегрального показателя антропогенной нагрузки на ландшафты регионального уровня может быть принята
плотность населения. Признавая условность этой характеристики, он отмечает, что с изменением плотности
населения, как правило, согласуется уровень хозяйственной освоенности территории, интенсивность
хозяйственной деятельности и различных форм антропогенного воздействия на ландшафты. Увеличение
населенности влечет за собой рост потребления различных природных ресурсов (например, водных,
рекреационных), рост автомобильного парка, количества коммунально-бытовых отходов, не говоря уже об
отходах производств, в которых занята активная часть населения. Показатель плотности должен быть дополнен
рядом других характеристик, позволяющих уточнить и конкретизировать оценку антропогенных нагрузок.
Эмпирически было установлено, что наиболее репрезентативным региональным показателем фоновой
сельскохозяйственной нагрузки на ландшафты служит распаханность территории. В ряде случаев в качестве
дополнительного (или вспомогательного) индикатора целесообразно использовать плотность сельского населения. Для сравнительной оценки нагрузок очагового характера, связанных с воздействием промышленности и
урбанизации, наиболее подходящим показателем оказалась плотность (на единицу площади) выброса
загрязняющих веществ в атмосферу; вспомогательное значение имеют плотность городского населения и его
доля в общем населении региона.
32
Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция-5. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ СОЦИАЛЬНОЭКОНОМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕРРИТОРИИ
Природопользование составляет важную основу развития различных отраслей
хозяйства. В современных условиях происходит не только интенсификация производства, но
и интенсификация природопользования. При всей важности производственного процесса на
первое место необходимо ставить природу как условие деятельности всех отраслей
хозяйства.
По используемым свойствам и характеру зависимости от природы выделяются две
группы отраслей хозяйства и четыре вида природопользования.
1. Отрасли, тесно связанные с природой.
1.1. Природно-ресурсные — сельское, лесное, водное хозяйство, гидроэнергетика,
горнодобыча,
промыслы,
использующие
природу
как
источник
ресурсов.
Задача
рациональной организации производства состоит в том, чтобы сохранить и увеличить
производительную силу природы, ее ресурсовоспроизводящие свойства.
1.2. Отрасли ландшафтопользования. Курортно-оздоровительная деятельность,
туризм и организация отдыха, горные, водные виды спорта, заповедно-природоохранная,
научно-исследовательская деятельность используют природу как обязательное условие своего размещения, способствующее их развитию в данной обстановке. Задача рациональной
организации этого вида природопользования — сохранение используемых ландшафтов и их
компонентов в состоянии, наиболее близком к естественному при сохранении природного
разнообразия и генофонда.
2. Отрасли, менее тесно связанные с природой.
2.1. Связанные с природой опосредованно — через ресурсные отрасли. Это "базовые"
отрасли промышленности - металлургия, энергетика, химическая и строительная индустрия,
переработка нефти, газа, каменного угля, древесины, сельскохозяйственного сырья.
Рационализация природопользования сводится к уменьшению техногенного воздействия на
природу
путем
внедрения
ресурсосберегающих,
малоотходных
и
утилизационных
технологий.
2.2. Перерабатывающие, потребляющие и перераспределяющие сырье и топливо
преимущественно в обработанном виде. Это отрасли обрабатывающей промышленности,
транспорта, инфраструктуры, наименее зависящие от местных свойств природных систем,
однако воздействующие на них довольно сильно, так как их отходы плохо ассимилируются
природой. Задача рационализации природопользования состоит в снижении вредности,
токсичности техногенного воздействия на среду и в сохранности ее качества. Как особый
33
"комплексный" вид природопользования экологи-экономисты рассматривают расселение
людей, городские и сельские населенные пункты. Первоначально их размещение было тесно
связано с природными условиями и ресурсами. По мере развития производительных сил эти
связи ослабли, но обострились проблемы сохранения природы как среды обитания людей.
Некоторые взаимосвязанные пары природопользования
и отраслей хозяйства.
Виды природопользования
Отрасли хозяйства
Сельскохозяйственное
Сельское
Лесное
Лесное
Промысловое
Народные и другие промыслы
Промышленное
Отрасли промышленности
Рекреационное
Рекреационное хозяйство
Селитебное
Городское и сельское строительство
Первые три вида природопользования называются фоновыми, так как они имеют
площадное распространение, остальные размещены обычно небольшими очагами или
локализованы в точках.
Сельскохозяйственное
природопользование.
Сельскохозяйственное
природопользование понимается как совокупность видов использования и охраны
природных условий и ресурсов сельскохозяйственного производства. Оно наиболее тесно
связано с природой.
В основе сельскохозяйственного природопользования лежит агроландшафт или
сельскохозяйственный ландшафт, под которым понимается природно-антропогенная
система, сформировавшаяся и функционирующая в результате взаимодействия сельского
хозяйства и природной среды.
Агроландшафт
совокупностью
обладает
возможностей
определенным
территории
агроэкологическим
удовлетворять
потенциалом
потребности
человека
как
в
сельскохозяйственной продукции, а также противостоять антропогенному воздействию,
оставаясь в состоянии сбалансированности и равновесия.
Сельскохозяйственное природопользование предусматривает:
-
распашку относительно развитых и богатых гумусом почв и выращивание
сельскохозяйственных культур;
-
использование земель под сенокосы и пастбища.
34
При экстенсивном сельскохозяйственном природопользованием происходит его
интенсификация.
Это привело, с одной стороны, к вовлечению в сельскохозяйственное использование
практически всех пригодных земель, а с другой — к усилению негативных процессов,
приведших к развитию эрозионных процессов и снижению продуктивности земель в
котловинах и долинах и деградации пастбищ через ухудшение травостоя на остальной
территории.
Лесное природопользование. Так же как и предыдущее направление, отличается
исключительно тесной связью с природной основой, поскольку лес выполняет две
важнейшие и равнозначные функции: средообразующую и ресурсную. Особенно велика
средозащитная роль лесов.
Решение проблемы оптимизации использования лесосырьевых ресурсов горных
территорий возможно только при совместном рассмотрении со средозащитными функциями
леса. Если для равнинных территорий ресурсное направление лесного природопользования
рассматривают обычно в качестве фонового, то для горных территорий фоновым будет
средозащитное направление.
На смену лесозаготовкам приходит заготовка недревесной продукции леса. В
большинстве случаев население заготавливает сравнительно немного дикорастущих
полезных растений для удовлетворения собственных потребностей. При наличии системы
организованных заготовок немалая часть собираемых в лесу грибов, ягод, лекарственного
растительного сырья поступает в заготовительные организации. Вблизи крупных населенных
пунктов поступление значительно сокращается в связи с продажей сырья на рынках по более
высоким ценам. Иначе производится заготовка кедровых орехов, так как основную роль
здесь играет транспортная доступность угодий.
При организации промышленных заготовок сырья лекарственных и пищевых растений
очень важно предварительно оценить по возможности большую территорию, на которой
данные виды встречаются, учесть суммарные и удельные запасы, их доступность,
периодичность плодоношения ягодников и возможности эксплуатации. Соблюдение данных
условий необходимо для определения вида или группы видов, перспективных для заготовок.
Данный
вид
лесного
природопользования
тесно
связан
с
промысловым
природопользованием.
Промысловое природопользование. Представляет собой систему сложившихся типов и
видов природопользования, свойственных коренному населению. По своему содержанию
соответствует традиционному природопользованию. В северных районах такие территории
определяются с целью жизнеобеспечения малочисленных народов, сохранения и развития их
35
исторически
сложившейся
производственной
деятельности
(оленеводство,
охота,
звероводство, рыболовство, сбор и переработка дикоросов и т.д.), возрождения и развития
культуры и народных традиций.
Из оставшихся трех направлений природопользования — промышленного, селитебного
и рекреационного имеют разное распространение и определяются социально-экономическим
развитием региона.
Рекреационное природопользование направлено на удовлетворение потребностей
населения, прежде всего местного, в зонах отдыха, санаторно-курортных объектах,
созданных на базе бальнеологических ресурсов, развитие спортивного и познавательного
туризма, альпинизма. Охрана и рациональное использование рекреационных ресурсов
вписывается в общую стратегию рационального природопользования региона в виде территориальной рекреационной системы. Под последней в географической литературе
[Теоретические
основы...,
1975]
понимается
сложная
управляемая
и
частично
самоуправляемая система, состоящая из ряда взаимосвязанных подсистем, а именно:
отдыхающих людей, природных и культурных территориальных комплексов, технических
систем, обслуживающего персонала и органа управления.
В состав природных характеристик входят площадь и вместимость рекреационной
территории,
комфортность
климата,
наличие
водных
объектов,
прежде
всего
бальнеологического свойства, эстетические особенности ландшафта и т.д. Оптимальное
сочетание этих характеристик создает необходимую основу для развития рекреационной
деятельности.
Рекреационные ресурсы составляют важнейшую часть его природного потенциала.
Кроме этого, их влияние на формирование современного природопользования региона
постоянно повышается, особенно с эколого-географической точки зрения.
В природообустройстве разрабатываются технические и экологические основы
обустройства
территорий
и рационального природопользования. Это принципиальное
направление в планировании использования ландшафтов и реализации природоохранных
мероприятий.
1. Уникальные
и
типичные
ландшафты,
объявленные
или
заслуживающие
быть
памятниками природы, заповедниками, памятниками - использование под научные
исследования, рекреацию; система заповедывания и охраны.
2.
Природные и антропогенные ландшафты, относящиеся к курортным зонам, зеленым
зонам внутри и вокруг городов, рекреационными территориям, заказникам, охотничье36
промысловым хозяйствам - использование ландшафта происходит в соответствии с
целями его организации. Допустимо инженерное обустройство и биологическая
мелиорация.
3. Национальные
природные
парки,
приуроченные
к
территориям
проживания
малочисленных аборигенных этносов - использование ландшафта только в научных,
рекреационных, образовательных целях, а также традиционное пользование природными
ресурсами для обеспечения жизнедеятельности коренного населения, самой возможности
его выживания в современных условиях, без права широкомасштабного коммерческого
их использования.
4. Ландшафты, литогенная основа которых содержит месторождения полезных ископаемых
- добыча полезных ископаемых. Характер изменений ландшафта определится составом и
строением месторождений, содержащимися в них полезными компонентами, условиями
отработки месторождения.
5. Ландшафты, почвенно-климатические условия которых благоприятны для получения
биологической продукции (сельское и лесное хозяйство) - получение биопродукции,
поддержание оптимальной биопродуктивности, в соответствии с выбранным вариантом
использования, систематическая рекультивация.
Ландшафты, не обладающие свойствами, характерными для ландшафтов 1-5 категорий
- могут быть рекомендованы для первоочередного освоения в целях гражданского и
промышленного строительства
37
Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция-6. ИНДУСТРИАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЕЛЬ
Индустриальное использование земель, начиная от добычи полезных ископаемых и
кончая их переработкой, созданием промышленной инфраструктуры и населенных пунктов,
сопровождается полным разрушением экосистем, почвенного слоя, нарушением режима
водных объектов, загрязнением всех сред.
Интенсивное
техногенное
воздействием
на
окружающую
среду
связано
преимущественно с развитием горнодобывающей, металлургической, химической отраслей
промышленности. Интенсивное использование недр с извлечением значительных объемов
полезных ископаемых и вмещающих горных пород и их последующая переработка не могли
не сказаться на состоянии окружающей среды.
Рекультивация
растительного
земель
покрова,
искусственное
-
нарушенное
воссоздание
вследствие
горных
плодородия
разработок,
почвы
и
нефтедобычи,
строительства дорог и каналов, плотин и т.д. Рекультивация земель включает:
- восстановление рельефа: засыпку оврагов, карьеров, уничтожение отвалов горных
пород и т.д.;
- восстановление почв и растительности;
- лесовосстановление;
- создание новых ландшафтов.
Экологическая реабилитация территорий - комплекс мероприятий, направленных
на восстановление параметров окружающей среды и приведение ее в состояние,
гарантирующее безопасность жизни и здоровья человека и стабильное функционирование
природных экосистем.
Рекультивация для сельскохозяйственных, лесохозяйственных и других целей,
требующих восстановления плодородия почв, осуществляется последовательно в два этапа:
технический и биологический.
Технический этап (горнотехнический) предусматривает планировку, формирование
откосов, снятие и нанесение плодородного слоя почвы, устройство гидротехнических и
мелиоративных сооружений, захоронение токсичных вскрышных пород, а также проведение
других
работ,
создающих
необходимые
условия
для
дальнейшего
использования
рекультивированных земель по целевому назначению или для проведения мероприятий по
восстановлению плодородия почв (биологический этап).
Биологический этап включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных
мероприятий,
направленных
на
улучшение
агрофизических,
агрохимических,
биохимических и других свойств почвы.
38
Рекультивации подлежат земли, нарушенные при:
- разработке месторождений полезных ископаемых открытым или подземных
способом, а также добыче торфа;
-
прокладке
трубопроводов,
проведении
строительных,
мелиоративных,
лесозаготовительных, геологоразведочных, испытательных, эксплуатационных, проектноизыскательских и иных работ, связанных с нарушением почвенного покрова;
- ликвидации промышленных, военных, гражданских и иных объектов и сооружений;
- складировании и захоронении промышленных, бытовых и других отходов;
- строительстве, эксплуатации и консервации подземных объектов и коммуникаций
(шахтные выработки, хранилища, метрополитен, канализационные сооружения и др.);
- ликвидации последствий загрязнения земель, если по условиям их восстановления
требуется снятие верхнего плодородного слоя почвы;
- проведении войсковых учений за пределами специально отведенных для этих целей
полигонов.
Разработка проектов рекультивации осуществляется на основе действующих
экологических,
санитарно-гигиенических,
строительных,
водохозяйственных,
лесохозяйственных и других нормативов и стандартов с учетом региональных природноклиматических условий и месторасположения нарушенного участка.
Затраты на рекультивацию земель включают в себя расходы на:
- осуществление проектно-изыскательских работ, в том числе почвенных и других
полевых обследований, лабораторных анализов, картографирование;
- проведение государственной экологической экспертизы проекта рекультивации;
- работы по снятию, транспортировке и складированию (при необходимости)
плодородного слоя почвы;
- работы по селективной выемке и складированию потенциально плодородных пород;
- планировку (выравнивание) поверхности, выполаживание, террасирование откосов
отвалов (терриконов) и бортов карьеров, засыпку и планировку шахтных провалов, если эти
работы технологически невыполнимы в процессе разработки месторождений полезных
ископаемых и не предусмотрены проектом горных работ;
- химическую мелиорацию токсичных пород;
- приобретение (при необходимости) плодородного слоя почвы;
- нанесение на рекультивируемые земли потенциально плодородных пород и
плодородного слоя почвы;
- ликвидацию послеусадочных явлений;
- засыпку нагорных и водоотводных канав;
39
- ликвидацию промышленных площадок, транспортных коммуникаций, электрических
сетей и других объектов, надобность в которых миновала;
- очистку рекультивируемой территории от производственных отходов, в том числе
строительного
мусора,
с
последующим
их
захоронением
или
складированием
в
установленном месте;
- устройство в соответствии с проектом рекультивации дренажной и водоотводящей
сети, необходимой для последующего использования рекультивированных земель;
- подготовку дна (ложа) и обустройство карьерных и других выемок при создании в
них водоемов;
-
восстановление
плодородия
рекультивированных
земель,
передаваемых
в
сельскохозяйственное, лесохозяйственное и иное использование;
- деятельность рабочих комиссий по приемке-передаче рекультивированных земель
(транспортные затраты, оплата работы экспертов, проведение полевых обследований,
лабораторных анализов и др.).
Нормы снятия плодородного слоя почвы, потенциально плодородных слоев и пород
(лесс, лессовидные и покровные суглинки и др.) устанавливаются при проектировании в
зависимости от уровня плодородия нарушаемых почв с учетом заявок и соответствующих
гарантий со стороны потребителей на использование потенциально плодородных слоев и
пород.
Снятый
нарушенных
верхний
земель
плодородный
или
слой
улучшения
почвы
используется
малопродуктивных
для
угодий.
рекультивации
Использование
плодородного слоя почвы для целей, не связанных с сельским и лесным хозяйством,
допускается только в исключительных случаях, при экономической нецелесообразности или
отсутствии возможностей его использования для улучшения земель сельскохозяйственного
назначения и лесного фонда.
Для озеленения и благоустройства территорий населенных пунктов и других целей, не
связанных
с
сельским
и
лесным
хозяйством,
преимущественно
используются
соответствующие санитарно-гигиеническим и экологическим требованиям потенциально
плодородные слои и породы, а также плодородный слой почвы, снимаемый в черте
населенных пунктов при проведении строительных и иных работ.
Добыча полезных ископаемых открытым способом. При добычи полезных
ископаемых
открытым способом
осуществляется комплексная механизация всех
производственных процессов в любых горно-геологических условиях. Ведение открытых
работ сопровождается нарушением земель на большую глубину со значительным
изменением ландшафта, гидрогеологических условий, выносом на дневную поверхность
40
неплодородных или даже токсичных пород. Такие земли становятся непригодными для
использования, если на них не будет выполнено восстановление (рекультивация) земель.
Открытые или карьерные разработки полезных ископаемых оказывают наиболее
сильное отрицательное воздействие на природные комплексы. Карьеры, достигающие
глубины 500 метров и более, занимают площадь в сотни гектар. Горные породы, залегающие
над полезными ископаемыми, отсыпают в отвалы, для размещения которых площади,
достигающие многих тысяч гектар.
Рекультивация нарушенных горными работами земель является частью проблемы
рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. Выбор
направления
рекультивационных
работ
определяется
природными
и
социальными
факторами.
Выбор направлений рекультивации земель базируется на совокупном учете и оценки
физико-географических,
экологических
и
социально-экономических
условий
их
местоположения. Исходя из этих оценок, осуществляется выбор вида рекультивации,
поэтапность их осуществления и социально-экономическая рентабельность.
В соответствии с этими условиями выделяются четыре основных направления
рекультивации:
Сельскохозяйственная рекультивация. Ее задача – восстановление нарушенных
земель для использования их под пашню и создание высокопродуктивных сенокосных и
пастбищных угодий.
Основные требования:
- проведение с/х рекультивации нарушенных земель наиболее рентабельно в тех
случаях, когда они раполагаются в зоне оптимальных климатических условий для ведения
сельского хозяйства и районам с высокой плотностью населения;
-
в
ходе
горнотехнического
этапа
рекультивации
создание
потенциально
плодородного корнеобитаемого слоя. Для этого, техногенный элювий вскрышных пород
перекрывается слоем лессовидных суглинков мощностью 1-1.5 м., на который на второй год
после завершения планировочных работ наносится плодородный гумусированный слой
почвы мощностью 20-30 см.;
- биологический этап освоения этих рекультивированных земель должен носить
мелиоративный характер (посев почвоулучшающих травосмесей и внесения удобрений).
Лесная рекультивация. Основная задача – создание на восстанавливаемых землях
древесно-кустарниковых насаждений.
Технологические этапы:
41
В процессе горнотехнического этапа рекультивации осуществляется планировка
нарушенных поверхностей (отсыпка малопродуктивных вскрышных пород, селетивно
снятых лессовидных суглинков или гумусированных горизонтов зональных почв.
Создаваемые на рекультивируемых техногенных землях лесонасаждения могут иметь
несколько
целевых
назначений:
почвозащитное,
противоэрозионное,
рекреационное
(лесопарковое), лесохозяйственное в зависимости от условий расположения и свойств
вскрышных пород.
В случае преобладания на поверхности техногенных земель минеральных субстратов с
низкими лесорастительными свойствами и невозможностью создания насыпных горизонтов
с высоким потенциальным плодородием следует планировать создание мелиоративных
насаждений из быстрорастущих и нетребовательных к питанию древесных пород.
Водохозяйственная
рекультивация.
Кэтому
типу
относится
использование
карьерных выемок и траншей в качестве водоемов различного назначения: водохранилищ
или ирригации, разведение рыбы и водоплавующей птицы, или для спорта.
При создании водоемов в отработанных карьерах и траншеях предусмотрено
строительство гидротехнических сооружений, обеспечивающих поддержание постоянного
уровня воды в водоеме, а также необходимые мере для исключения возможности
фильтрации или прорыва в подземные выработки.
Проводится закрепление надводной части откосов водоемов с целью недопущения
оползневых явлений.
Использование под промышленное или гражданское строительство.
Возможность использования породных отвалов в качестве оснований для зданий и
сооружений
устанавливается
на
основе
специальных
инженерно-геологических
исследований и соответствующих экономических расчетов
Биологическая рекультивация. Острота проблемы восстановления природной системы
связана с одновременным разрушением при
сильных
механических
воздействиях
растительности и почвы. Естественное возобновление растительности занимает длительный
период, поэтому необходимо сократить число стадий самовозобновления. Это достигается
применением ряда сельскохозяйственных приемов, но в основе работы должны лежать
результаты изучения сукцессий на самозарастание.
Другим важным принципом биорекультивации является использование индикаторной
роли растительных компонентов в экологической системе. Это позволяет определить группу
видов, которые при зарастании проявляют наибольшую ценотическую активность. Как
показывают
наблюдения
за
естественным
распространением
видов
травянистых
многолетних растений, они (в первую очередь злаки). способны распространятся по местам
42
нарушений целинного покрова. Поэтому именно злаки составляют основу посевных культур,
используемых при биологической рекультивации. Эффективность ее повышается, если
создавать защитные лесные насаждения.
Рекультивация земель при нефтедобычи.
Как известно, большая часть нефтезагрязненных земель приходится на сфагновые
верховые болота с мощным слоем торфяной залежи. И именно на этих землях применение
традиционных технологий рекультивации и обычных технических средств, как показывает
современная практика, не только не приносит положительных результатов, но в ряде случаев
даже способствует замедлению начавшихся естественных процессов самовосстановления.
В первую очередь, это обусловлено недооценкой природных особенностей указанных
биотопов: их высокой обводненностью, слабонесущей способностью поверхности и, главное,
своеобразием
почвенно-растительного комплекса,
создающими
вкупе
существенные
трудности для применения типовых схем рекультивации нефтезагрязненных земель.
Уточним, что под словом "рекультивация" здесь подразумевается весь комплекс
работ, проводимый на нарушенной территории и включающий в себя: сбор и нейтрализацию
нефтяной
органики,
восстановление
плодородия
почвы
и
создание
стабильного
растительного покрова. Следующей наиболее распространенной причиной отрицательных
результатов при рекультивации всех без исключения нефтезагрязненных участков, включая
и расположенные на верховых болотах, является игнорирование (по незнанию, по
меркантильным и другим соображениям) этапности действия природных механизмов
разложения нефти на земной поверхности. Выделяют три основных этапа естественного
разрушения нефти:
I этап - длится в среднем 1,5 года. Здесь преобладают физико-химические процессы,
включающие проникновение нефти вглубь почвы, испарение легких фракций, вымывание,
окисление
атмосферным
кислородом
и
фотохимическое
разложение
нефтяных
углеводородов. Концентрация нефти в почве за этот период снижается на 40-50%.
II этап - длится 3-4 года после окончания первого. Здесь разложение токсичных
компонентов
нефти
(метано-нафтеновых
фракций)
под
воздействием
почвенных
углеводородокисляющих микроорганизмов.
III этап - начинается через 4,5-5 лет после разлива нефти и длится до ее полного
разрушения. Этап характеризуется микробиологическим разложением остальной менее
токсичной части углеводородов и смолисто-асфальтеновых компонентов, которые образуют
на загрязненной поверхности сплошные жесткие корочки - так называемые киры.
С химической точки зрения, полностью процесс естественного разрушения нефти
заканчивается не менее чем через 25 лет, однако токсические свойства нефти исчезают уже
43
через 10-12 лет, продукты ее разложения частично включаются в почвенный гумус, частично
растворяются и удаляются из почвенного профиля.
С
учетом
всего
вышеперечисленного
можем
правильно
выстроить
ход
рекультивационного процесса, оптимально задействуя и используя все существующие
природные механизмы самоочищения, и получить значительный эколого-экономический
эффект. Этот эффект достигается за счет двух показателей:
- существенного сокращения периода очищения и восстановления нарушенных
участков до исходных состояний;
- снижения общих материальных затрат на рекультивацию.
Технология рекультивационных работ при нефтезагрязнении.
1. Локализация разлива нефти в пределах минимально возможной площади и сбор
максимально возможного количества нефти. Современные технические средства позволяют
собирать до 70 %, а при благоприятных природных условиях до 90 % разлитой нефти.
На болотах локализация разливов осуществляется, как правило, либо созданием по
периметру
разлива
мощной
торфяной
обваловки.
Сбор
нефти
производится
с
использованием обычной откачивающей техники и специализированных нефтесборщиков.
Основным условием должно быть минимальное перемещение техники и людей по
рекультивируемой
поверхности,
особенно,
по
сохранившимся
участкам
живой
растительности.
Наиболее приемлемым методом для тщательного сбора остаточной нефти является
метод принудительной отмывки почв и растительного покрова от нефти водой. Это
достигается либо полным заводнением загрязненного участка на непродолжительный
период, либо его периодическим дождеванием поливальными установками (мотопомпы,
лесопожарные машины). Эффективность работ по нефтеотмывке участка существенно
увеличивает применение разрешенных поверхностно-активных веществ.
2. После максимальной очистки поверхности от свободной нефти и снижения ее
общей токсичности процессы естественного разложения нефти могут быть значительно
ускорены при правильной организации работ по активизации микробиологического этапа.
На этом этапе компоненты нефти, используемые в качестве источников питания
нефтеокисляющими микроорганизмами, разлагаются до безвредных воды и углекислого
газа.
Обобщая
все
вышесказанное,
можно
говорить
о
том,
что восстановление
нефтезагрязненных участков верховых болот возможно сократить с двух-трех десятков лет,
которые
потребовались
бы
в
случае
естественного
протекания
процессов
их
44
самовосстановления, до 1-3 лет. Это напрямую зависит от соблюдения следующих основных
условий:
- учета природной этапности разложения нефти;
- правильности выбора рекультивационных технологий для каждого конкретного
нарушенного участка и их осуществление в полном объеме;
- максимального использования естественных механизмов самоочищения природы;
- минимально возможной технической нагрузки на рекультивируемую поверхность
болот.
45
Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция-7. Инженерно-технологические мероприятия при рекультивации земель
По технологическим признакам выделяются следующие комплексы работ:
горнотехнические — по восстановлению нарушенного рельефа местности;
горные и биомелиоративные — по восстановлению почвенного покрова и
растительности (рекультивационные работы);
инженерно-строительные и гидротехнические — при освоении восстановленных
территорий под строительство и зоны отдыха (инженерно-строительные работы);
горно-строительные — по гидрогеологическому регулированию в районе разработок;
инженерно-технические — по борьбе с пылевым загрязнением, сейсмическими и
шумовыми нарушениями.
По виду и составу технологических процессов землевосстанови-тельные работы
классифицируются на:
горно-планировочные
(разравнивание
и
планировка
поверхности
отвалов,
выполаживание или террасирование откосов, отвалов и уступов в карьерах, стабилизация
отдельных площадей);
инженерную подготовку восстанавливаемых площадей (отвод поверхностных вод и
защита от подтопления, размыва и заболачивания; борьба с оврагообразованием и эрозией;
устройство дорог, подъездов, съездов);
горные по снятию, хранению и повторному использованию почвы — трансплантация
почвы;
биомелиоративные по восстановлению прежнего плодородия перемещенной почвы
или создание плодородного слоя на материнских породах.
Технология горно-планировочных работ
Основная задача горно-планировочных работ — приведение техногеного рельефа в
состояние,
пригодное
для
целевого
использования.
При
сельскохозяйственном
использовании рекультивируемых земель поверхность должна быть ровной, с небольшим
односторонним или двусторонним уклоном для стока избыточных или паводковых вод.
Уклоны поверхности не должны превышать при подготовке участков под пашни 1,5°, под
луга и пастбища — 2—3°, сады, ягодники — 4—5°, для лесоразведения — до 3° (в отдельных
случаях — до 10°).
В зависимости от рельефа поверхности отвалов и направления последующего
целевого освоения восстанавливаемых площадей применяют следующие виды планировки:
а) сплошную, б) частичную, в) террасами.
46
Сплошная планировка предусматривает полное выравнивание площади отвалов.
Частичная
представляет
обеспечивающих
собой
посадку
леса
срезку
гребней
отвалов
механизированным
и
способом.
создание
площадок,
Ширина
площадок
принимается равной 8—10 м (в отдельных случаях — 4 м). Этот вид планировки
обеспечивает снижение удельного объема земляных работ.
Планировка террасами заключается в создании спланированных площадей с разными
абсолютными отметками. Поперечный уклон поверхности террас создается в сторону
вышележащей террасы и составляет 1—2°. При необходимости террасируются откосы
отвалов. Ширина террас должна обеспечивать возможность посадки не менее двух рядов
лесных культур и включать технологический интервал для механизированного обслуживания.
В
состав
комплекса
технических
мероприятий,
которые
проводятся
на
восстанавливаемых территорий, входят:
отвод поверхностных вод, защита от подтопления и заболачивания спланированных
отвалов,
борьба с оврагообразованием и эрозией почв,
устройство дорог, подъездов и других сооружений, способствующих быстрейшему
освоению рекультивируемых земель.
Отвод поверхностных вод и защита рекультивируемых территорий от размыва,
подтопления и заболачивания (1)
При благоприятном рельефе отвод поверхностных вод осуществляется самотеком
благодаря правильно созданному уклону поверхности.
Защита восстанавливаемых территорий от размыва, подтопления и заболачивания в
значительной мере связана с образуемым рельефом отвальных площадей и глубиной
залегания подземных вод в пределах рекультивируемых площадей, а также их режимом,
изменением уровня и расхода во времени под воздействием тех или иных факторов.
Размыв отвальных территорий зависит от их площади, рельефа и от массы и скорости
течения воды. При формировании отвалов необходимо создавать условия, предохраняющие
откосы от водной эрозии. Это достигается путем устройства террас на откосах отвалов,
предохранительных берм между отсыпаемыми ярусами и выполаживания откосов отвалов.
Формирование отвалов с ровной поверхностью должно вестись в процессе эксплуатации
отвального хозяйства карьера.
Подтопление и заболачивание восстанавливаемых территорий происходит в
пониженных частях спланированных отвалов, когда подземный водоносный горизонт
располагается в непосредственной близости от дневной поверхности или в мульдах, не
47
имеющих стока воды и сложенных из водонепроницаемых пород. Скопление и застой
поверхностных вод на спланированных отвалах, сложенных из слабопроницаемых грунтов,
неизбежно приводят к заболачиванию этих площадей. При этом не менее важное значение
имеет вид водного питания (атмосферное, грунтовое, намывное) на восстанавливаемых
территориях, т.е. водные источники, вызывающие подъем уровня подземных вод на этих
площадях.
Атмосферное питание подземных вод чаще всего наблюдается при близком залегании
к дневной поверхности водоупорных и слабоводопроницаемых пород; в этих условиях
дождевые и талые воды, инфильтруясь в грунт, образуют верховодку, часто являющуюся
причиной подтопления и заболачивания спланированных отвалов. Условия стока дождевых
и талых вод определяются рельефом породного отвала, который также в значительной мере
влияет на инфильтрацию атмосферных осадков в грунт. Наличие впадин и понижений на
спланированных отвалах приводит к накоплению и просачиванию в грунт большой части
выпавших осадков, повышающих уровень верховодки. Инфильтрация атмосферных осадков
будет незначительной, если рельеф местности имеет большие уклоны и никаких местных
понижений.
Грунтовое
питание
обусловливается
притоком
подземных
вод
со
стороны
вышележащих площадей. При этом грунтовое питание может быть напорным или
безнапорным. Если водоносный горизонт сверху прикрыт водоупорными породами, а рельеф
местности имеет более или менее крутой наклон в одном направлении, то в этом случае
грунт питает напорная вода. При завершении работ в карьере грунтовые воды подземного
водоносного горизонта быстро поднимаются вверх и заполняют выработанные пространства
до уровня, соответствующего напору водоносного горизонта. Все отвальные площади,
расположенные ниже этого уровня или близко к нему, будут затоплены или заболочены.
Условия проявления процессов эрозии и оврагообразования (2)
Эрозия почв, или водная эрозия, — это процессы разрушения и сноса почв под
воздействием текучести вод. Дефляция, или ветровая эрозия, — разрушение и перенос почв
под воздействием ветра.
К основным типам водной эрозии почв относятся:
•
плоскостная эрозия, при которой идет смыв верхних горизонтов почв;
•
линейная или струйчатая, размывающая почву концентрированными потоками и
образующая рытвины, промоины;
•
овражная эрозия, возникающая при сильном развитии линейной эрозии и
являющаяся ее крайним проявлением.
48
Плоскостная эрозия — это смыв верхних горизонтов почвы на склонах при стекании
по ним дождевых или талых вод сплошным потоком или ручейками. Вследствие смыва
верхнего, наиболее плодородного слоя почва теряет свое главное свойство — плодородие.
Установлено, что на слабосмывных почвах урожайность сельскохозяйственных культур снижается на 20—30%, среднесмытых —40—50%, а на сильносмытых — 65—70%.
Линейная эрозия вызывается талыми и дождевыми водами, стекающими значительной
массой, сконцентрированной в узких пределах участка склона. В результате происходят
размыв грунта в глубину, образование глубоких промоин, рытвин, которые постепенно
перерастают в овраги, и пашни становятся непригодными к использованию. Рост и
формирование оврага зависят от почвенно-климатических условий и идут со скоростью от
1—3 до 8—25 м/год.
При ветровой эрозии, или дефляции, происходит выдувание почвы, снос ее мелких
сухих частиц ветром. Сухие почвы поддаются действию ветра легче, чем влажные, поэтому
ветровая эрозия больше всего наблюдается в засушливых районах.
В процессе горных работ при формировании отвалов, снятии, хранении и
перемещении плодородных почв эрозия проявляется более успешно.
При проектировании противоэрозионных мероприятий должно быть предусмотрено
выполнение следующих главных требований:
•
в зонах водной эрозии — создание водоустойчивой поверхности почвы,
регулирование стока талых и ливневых вод;
•
в зонах ветровой эрозии — создание ветроустойчивой поверхности почвы,
уменьшение скорости ветра в приземном слое и сокращение размеров пылесборных
площадей.
Создание эрозионно-устойчивой поверхности при карьерном землевосстановлении
зависит
от
формирования
ее
рельефа
и
эффективности
метода
рекультивации
(восстановление почвенного и растительного покрова). Рельеф и его растительный покров, в
свою очередь, определяют величину стока талых и ливневых вод, а также скорость ветра в
приземном слое и размеры пылесборных площадей.
Таким образом, при восстановлении земель, нарушенных горными работами, вопрос
селективного формирования породных отвалов необходимых параметров и качества
является основополагающим и в деле повышения их устойчивости против водной и ветровой
эрозий.
Исходя
из
интенсивности
водной
эрозии,
восстанавливаемые
под
сель-
скохозяйственное производство территории по рельефу (уклону) поверхности можно
подразделить на следующие группы площадей:
49
• несмывные — уклон рекультивируемой площади до 1°, т. е. угодья расположены на
ровной части рельефа, водной эрозии почти не подвержены, потери влаги на поверхностный
сток почти отсутствуют, земли для сельскохозяйственного освоения особо пригодны;
•
слабосмываемые — угол поверхности 2—3°, наблюдается заметный смыв
нанесенных
почв,
потери
влаги
на
поверхностный
сток
очень
большие,
для
сельскохозяйственного освоения пригодны при условии специальной обработки почв и сева
культур поперек склона;
•
сильносмывные — угол поверхности 3—5°, увеличенный смыв нанесенных почв,
значительные потери влаги на поверхностный сток, для сельскохозяйственного освоения
ограниченно пригодны с почвозащитными севооборотами;
•
эрозионноопасные — угол поверхности 6° и более, происходит сильный смыв
нанесенных почв, без залужения площади подвержены плоскостной и линейной эрозиям и
для пропашного земледелия непригодны.
Важнейшими элементами системы мероприятий по защите рекультивируемых земель
от водной эрозии являются:
противоэрозионная агротехника, обеспечивающая повседневную защиту почвенного
слоя и повышение его плодородия при рекультивации земель;
лесомелиоративные мероприятия по борьбе с эрозией почв на восстанавливаемых
землях;
гидротехнические сооружения, предотвращающие размыв рекультивационного слоя и
откосов отвала.
Простым и доступным агротехническим мероприятием по борьбе с водной эрозией
является обработка почв поперек склона. Она создает своеобразный микрорельеф пашни, в
результате чего гребни, бороздки, ряды сельскохозяйственных культур препятствуют
поверхностному стоку, способствуют проникновению воды в почву и повышают ее запасы в
пахотном горизонте, предотвращают смыв.
Для накопления влаги в почве на обрабатываемых склонах применяют крестование и
бороздование зяби. Для задержания ливневых и талых вод проводится щелевание участка —
нарезка поперек склонов щелей глубиной 40—50 см с расстоянием между ними 70— 180 см
в зависимости от крутизны склона.
Значительную роль в борьбе с эрозией почвы играет использование удобрений.
Применение
органических
и
минеральных
удобрений
в
сочетании
с
другими
агротехническими приемами оказывает большое влияние на почвообразовательные и
биохимические процессы.
50
Дорожное строительство на рекультивируемых землях (3)
В комплексе мероприятий по инженерной подготовке восстанавливаемых под
строительство территорий и биологического освоения важную роль играет транспортное
обеспечение производимых работ.
Подъездные дороги на восстанавливаемых участках необходимы для проезда горнотранспортных машин и механизмов, восстановления нарушенного рельефа местности,
строительно-монтажных машин и оборудования, обеспечивающих инженерно-строительные
или
гидротехнические
объекты
строительства,
сельскохозяйственной
техники
и
лесопосадочных машин для рекультивационных работ по биологическому освоению
нарушенных земель.
Полное снятие почвы при ведении горных работ и последующее ее нанесение на
рекультивируемые земли (процесс трансплантации почв) являются одним из важнейших
факторов быстрого восстановления и интенсивного использования земель, а также наиболее
эффективно локализуют и нейтрализуют вредное воздействие открытых работ на
окружающую среду. При этом затраты на рекультивацию земель зависят от полноты и
чистоты выемки почвы, от условий и времени ее хранения.
Оценка качества и эффективности рекультивации
Под
качеством
рекультивации
следует
понимать
совокупность
свойств
восстановленных земель, обусловливающих их пригодность удовлетворить определенным
требованиям в соответствии с целевым назначением. Качество рекультивируемых земель
слагается из качества показателей его составных элементов. Если рекультивированные земли
удовлетворяют всем требованиям нормативно-технической документации, то они считаются
годными для эксплуатации и могут быть переданы для освоения землепользователям.
Каждое отдельное несоответствие рекультивируемых земель требованиям считается
дефектом.
Для характеристики качества рекультивационных работ и их составных процессов
можно использовать следующие виды показателей:
технические,
технологические,
надежности,
экономические,
биологические.
Технические показатели включают тип и марки машин и механизмов, их
производственные характеристики, использование во времени, влияние на уплотнение
грунта, изменение структуры почв.
51
Технологические показатели — способы планировки и выполаживания откосов
отвалов, методы создания почвенного слоя, технологичность способов восстановления,
средства защиты от эрозии, оврагообразования, подтоп-ления, заболачивания, использование
прогрессивных процессов, новых эффективных условий почвообразования, совершенных
форм организации труда.
Надежность
—
свойство
объекта
рекультивации
непрерывно
сохранять
работоспособность в течение времени полного восстановления плодородия перемещенных
почв. Надежность можно оценивать следующими показателями: вероятностью безотказной
работы, средней продуктивностью до отказа (ремонта) земель, интенсивностью отказов.
Экономические показатели (полнота использования снятых почв, трудоемкость,
себестоимость
работ)
призваны
обеспечить
требуемые
показатели
качества
при
нормированном расходе материалов, трудовых и финансовых ресурсов.
Биологические показатели — период восстановления почвенного плодородия,
устойчивость
биологической
продуктивности,
восстановление
валового
сельскохозяйственного потенциала.
52
Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция-8-9. Сельскохозяйственное природопользование
Любой вид использования земель ведет к их деградации. Под деградацией
понимаются перестройка и разрушение естественных экосистем, снижение и ликвидация
их способности обеспечивать устойчивость окружающей среды.
Сельскохозяйственное использование земель ведет к уничтожению естественных
экосистем и к насаждению монокультур на значительных территориях. Окультуренные
пастбища в значительной степени представляют собой деформированные естественные
системы. Наконец, выращивание лесов с целью быстрого получения древесины
практически никогда не позволяет лесным экосистемам полностью восстановить свой
потенциал регуляции окружающей среды.
Сельское хозяйство обеспечивает устойчивость в получении продуктов питания,
но оно экологически опасно, так как агроценозы (агроэкосистемы) дестабилизируют
окружающую среду за счет размыкания биохимического круговорота, которое человек
стремится компенсировать энерговложениями.
Внесение
больших
доз
минеральных
удобрений
и
пестицидов
ведет
к
интенсивному загрязнению почвы и водных объектов. Поэтому главная задача —
создание устойчивых агросистем, обеспечивающих не только высокую продуктивность
сельскохозяйственных земель, но и снижающих их дестабилизирующую роль.
Любое сельскохозяйственное предприятие обладает определенными ресурсами:
-
земельными,
-
трудовыми,
-
материальными,
-
техническими.
Их совокупность составляет ресурсный потенциал. Иными
словами,
ресурсный
потенциал — это сумма ресурсов предприятия независимо от уровня их технологической
сбалансированности.
Однако ресурсы, технологически не сбалансированные, эффективно использовать
весьма сложно, так как на каждый гектар сельскохозяйственных угодий необходимо иметь
определенное число работников, основных средств производства, материально-денежных
средств и т. д. Эту задачу решают в процессе организации использования ресурсного
потенциала.
53
Важным ресурсом сельскохозяйственного предприятия является земля. Земля в
сельскохозяйственном производстве выступает в качестве главного средства производства.
Она
является
основой
производственной
деятельности
и
важнейшим
условием
существования человеческого общества. В сравнении с другими средствами производства,
используемыми в сельском хозяйстве, земля имеет специфические особенности, которые
сводятся к следующему.
Земли сельскохозяйственного назначения определяются как земли, предназначенные
для нужд сельского хозяйства или уже предоставленные для этих целей.
особенностью является то,
что земля здесь выступает в качестве основного средства
производства продуктов питания и
промышленности. В
Главной еѐ
состав
кормов
для
животных, а также
сырья
для
земель входят, прежде всего, угодья, т.е. участки земли с
определѐнным хозяйственным использованием: пашни, пастбища, луга, сенокосы.
Требования землепользователей к природным условиям. Природные и экономические
зоны нашей страны довольно разнообразны. Различные природно-экономические зоны
отличаются друг от друга климатическими, почвенными и экономическими условиями.
Характер использования земель в различных природно-экономических зонах неодинаков.
Правильное и обоснованное установление природных зон в области, крае, республике можно
произвести на основе точных данных земельного кадастра административных районов и
отдельных частей их территории.
В связи с этим важная задача земельного кадастра в области, крае и республике состоит
в
получении
сведений
сельскохозяйственного
позволяющих
производства
выявить
по
условия
и
особенности
природно-экономическим
развития
зонам
и
административным районам.
Пути повышения эффективности землепользования.
Элементом экономического механизма рационального использования и охраны земли
является плата за землю. Законом РСФСР "О плате за землю" от 11окт.1991г. установлены
формы платы за землю в виде земельного налога, арендной платы и нормативной цены
земли. Плата за землю стала важнейшим элементом регулирования земельных отношений.
Другим немаловажным механизмом рационального использования земель является
земельный кадастр. Так какие же возможности даѐт нам земельный кадастр. Во-первых, в
сельскохозяйственных предприятиях материалы земельного кадастра используют для
проектирования и размещения севооборотов, расчѐтов нормальной урожайности, и на основе
этого площадей посева сельскохозяйственных культур, определения интенсивности
54
использования земель, составления производственного плана на перспективу. Кроме того,
земельно-кадастровые данные используются при планировании рекультивации земель, а
данные качественной оценки земель при расчѐте внесения различных удобрений.
Учѐт земель представляет собой государственное мероприятие по накоплению,
систематизации
и
анализу
всесторонних
сведений
о
количестве,
размещении
и
хозяйственном использовании земельных ресурсов. Являясь составной частью земельного
кадастра, учѐт продолжает изучение хозяйственного состояния земель.
Основная задача учѐта состоит в том, чтобы дать характеристику земельного фонда
по
составу
угодий
в
соответствии
с
принятой
классификацией
угодий,
по
землепользованиям, срочности пользования, районам и другим административнотерриториальным разделениям.
Учѐт качества земель в системе земельного кадастра предусматривает проведение
классификации не только почв, но и земель. При классификации земельного фонда под
землями понимают генетически самостоятельные участки самой верхней, наиболее
активной части суши, являющиеся основным средством производства сельского и лесного
хозяйства, с характерным природно-хозяйственным качеством, определяющим назначение
и использование земель, а также мероприятия по их охране и окультуриванию. В
определении
земли
как
сложного
природно-хозяйственного
комплекса
почва
рассматривается в качестве основной составной части, наиболее полно выражающей
сущность и свойства, включая основные закономерности развития, возможности
таксономизации и систематизации земель.
Основные таксономические единицы классификации земельного фонда РФ - это
зональные
типы
земель,
выделенные
в
процессе
природно-сельскохозяйственного
районирования земельного фонда страны, категории пригодности земель, классы земель.
Категории пригодности земель выделяют по основному
сельскохозяйственному
назначению. Действующая классификация земельного фонда предусматривает выделение
следующих категорий пригодности:
I - земли, пригодные под пашню;
II - земли, пригодные преимущественно под сенокосы;
III - земли пастбищные, после улучшения могут быть пригодны под другие
сельскохозяйственные угодья;
IV - земли, пригодные под сельскохозяйственные угодья после коренных
мелиораций;
55
V - земли, малопригодные под сельскохозяйственные угодья;
VI - земли, непригодные под сельскохозяйственные угодья;
VII - нарушенные земли.
Учѐт количества и качества земельных угодий в пределах видов земель производится
по механическому составу почв, степени засолѐнности, солонцеватости, кислотности,
увлажнѐнности, заболоченности, каменистости, эродированности, рельефу местности,
запасам гумуса, обеспеченности почв фосфором и калием и другим показателям.
Требование к почве при классификации земель. Важнейшим качественным
свойством почвы, как главного средства производства в сельском хозяйстве, является
плодородие. Плодородие почвы - это способность почвы удовлетворять потребности
растений в необходимых для них питательных веществах и влаге. Различаются следующие
виды плодородия: естественное и искусственное (по происхождению плодородия),
потенциальное и эффективное, или экономическое (по использованию плодородия),
абсолютное и относительное (по характеристике плодородия).
Естественное плодородие создаѐтся в результате длительного почвообразовательного
процесса, протекающего в определѐнных климатических условиях.
Вновь созданное плодородие почвы называется искусственным. Естественное и
искусственное плодородие составляют экономическое плодородие. Но при использовании
земли необходимо учитывать не только естественные свойства, но и вложенные затраты
труда. Это значит, что плодородие выступает как абсолютное и относительное.
Абсолютное плодородие почвы характеризуется урожайностью с единицы земельной
площади. Рост урожайности сельскохозяйственных культур свидетельствует о повышении
абсолютного плодородия почвы.
Относительное
плодородие
почвы
характеризуется
количеством
продукции
полученной на единицу затрат. Для установления относительного плодородия необходимо
знать, сколько затрачено овеществлѐнного и живого труда на единицу продукции.
Количество произведѐнной продукции, отнесѐнное к равным производственным затратам,
и будет характеризовать относительное плодородие участка земли.
Важнейшая особенность земли как средства производства состоит в том, что она при
правильном использовании не только не изнашивается, но и повышает своѐ плодородие.
Культурная почва становится более плодородной, чем почва с такими же природными
свойствами, но не подвергавшаяся обработке.
56
Главная задача качественной оценки земли - сравнительная оценка степени
благоприятности
почв
и
условий
территории
для
возделывания
различных
сельскохозяйственных культур. Такая постановка задачи соответствует дальнейшей цели дать объективную основу для решения вопросов рационального использования земель в
масштабе хозяйства, районов и областей.
Обрабатываемые земли - результат сложных естественных процессов и труда многих
поколений людей. Поэтому качество почв во многом зависит от длительности возделывания земли
и культуры земледелия. Вместе с урожаем человек изымает из почвы значительное количество
минеральных и органических веществ, тем самым, обедняя ее. Так, при урожае картофеля в 136 ц/га
почва теряет 48,4 кг азота, 19 кг фосфора и 86 кг калия. Поэтому необходимо систематически
пополнять запасы этих элементов в почве внесением удобрений.
Таким образом, в одних случаях воздействие человека на почвы приводит к повышению их
плодородия, в других - к ухудшению, деградации и гибели. К особо опасным последствиям
влияния человека на почвы следует отнести:
-
эрозию,
-
загрязнение чужеродными химическими веществами,
-
засоление, заболачивание,
-
изъятие почв под различные сооружения (транспортные магистрали, водохранилища
и др.).
Ущерб, наносимый почвам в результате нерационального использования земель, принял
угрожающий характер. Уменьшение площадей плодородных почв происходит во много раз
быстрее, чем их образование. Особенно опасна для них ускоренная эрозия.
Виды эрозии (естественная и ускоренная)
Под эрозией почвы понимают многообразные процессы разрушения и выноса почвенного
покрова потоками воды и ветра.
Естественная, или геологическая, эрозия - естественный процесс, существующий в
природе, который протекает очень медленно, а поэтому разрушение и потери почвы от выдувания
и смыва уравновешиваются процессами почвообразования.
Различают несколько типов ускоренной эрозии почв. Ветровая, или эоловая, эрозия
(дефляция) связана с перемещением мелких (d - до 1 мм) частиц почвы под действием ветра.
1) введение почвозащитных полевых и лугопастбищных севооборотов, в том числе
многолетние травы, занятые пары, сокращение площади пропашных культур, черных
паров и др.;
Загрязнение почв чужеродными химическими веществами наносит им большой ущерб. Для
борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений и с сорняками широко применяют
57
разнообразные ядохимикаты: пестициды, инсектициды, гербициды, дефолианты. Установлено,
что устойчивые пестициды, защищающие растения от вредителей, болезней и сорняков,
сохраняют до трети урожая, но одновременно они отрицательно влияют на численность и
активность почвенной фауны и микроорганизмов.
Другая проблема - правильное использование химических удобрений. Неправильный подбор
минеральных удобрений может вызывать избыточное подщелачивание или подкисление почвы.
Для лесных кислых почв необходимы подщелачивающие удобрения (натриевая и аммонийная
селитры), известкование почвы. На карбонатных почвах и в аридных районах нужны
подкисляющие удобрения: суперфосфат, сульфат аммония и др.
Отрицательное влияние на почву оказывают отходы промышленных предприятий металлургических
заводов,
выхлопные
газы
автотранспорта,
шахтные
воды,
отходы
нефтепромыслов. Поэтому борьба с выбросами промышленных предприятий является
одновременно борьбой за сохранение плодородия почв. Технология производственных
процессов должна быть перестроена так, чтобы исключить попадание вредных отходов, остатков и
загрязнений в почву.
Засоление почв связано с различными причинами. В результате избыточного полива в
орошаемом земледелии происходит подъем уровня сильно минерализованных грунтовых вод. По
капиллярам почвы они поднимаются в верхние слои, вызывая их вторичное засоление.
Важнейшими мерами борьбы против вторичного засоления являются
-
строго дозированный расход воды в оросительных системах,
-
дренирование почвы с целью удаления сильно минерализованной воды,
-
полив растений дождевальными установками.
Заболачивание почв тесно связано с водным режимом территории и возможно при
условии постоянного или длительного их переувлажнения. Наиболее благоприятны для
заболачивания условия лесной зоны, где умеренные летние температуры сочетаются с большим
количеством осадков и слабым испарением. В первую очередь заболачиваются низменности и
слабо всхолмленные территории. Часто процесс заболачивания развивается на участках,
прилежащих к водохранилищам. Здесь резко повышается уровень грунтовых вод, и
заболачивание охватывает значительные площади равнинных и пониженных территорий.
Иногда заболачивание происходит в результате сплошной рубки леса в районах с избыточным
увлажнением. Предупреждение и борьба с увлажнением осуществляются путем мелиорации
избыточно увлажненных земель с целью регулирования их водного режима.
Осушение болот - одна из форм рационального использования почв. Существует большое
количество естественных болот. Болота представляют собой ценные земельные угодья. После
осушения их используют для выращивания зерновых, овощных культур, льна, которые дают на
58
освобожденных от болот землях высокие урожаи. Однако часто осушение проводится
нерационально, и грунтовые воды после мелиорации оказываются на значительной глубине,
ниже 1,5 м, при этом плодородие осушенных болот падает: торф быстро окисляется, нарушается
структура почвы, дренажная сеть выносит плодородные частицы.
Прямое уничтожение почв - использование почв не по прямому назначению в последние
годы приобретает угрожающие размеры. Почвы занимают под промышленное и жилищное
строительство, транспортные магистрали, заливают водой при строительстве водохранилищ.
Огромные площади земель подвергаются нарушению при добыче полезных ископаемых, при
лесоразработках, покрываются отходами промышленности, земли занимают под городские
свалки.
Правовая охрана почв
Состояние почвенных и земельных ресурсов характеризуется на основе ежегодного
Государственного (национального) доклада о состоянии и использовании земель Российской
Федерации, представляемого Государственным комитетом РФ по земельным ресурсам и
землеустройству (Госкомзем РФ) и Государственным комитетом РФ по охране окружающей среды
(Госкомэкология РФ) в соответствии с постановлением Правительства РФ «О мониторинге
земель» (июль 1992). Существенное значение для сохранения плодородия земель имеет
Федеральный закон «О мелиорации земель» (январь 1996).
Проводимые в стране преобразования земельных отношений, отразившись на динамике
структуры земельного фонда, не привели к улучшению использования земель, не снизили
неблагоприятные антропогенные воздействия на почвенный покров, вызывающие или
способствующие деградации почв сельскохозяйственных и иных угодий. Характер и
интенсивность деградационных процессов определялись действием природных и антропогенных
факторов и имели свою региональную специфику: от деградации оленьих пастбищ на севере
страны, дегумификации, аграрного истощения и эрозии почв в Центральной России до
опустынивания на юге.
Одна из важнейших задач земельной реформы - это переход к правовым и экономическим
методам управления земельными ресурсами в условиях становления многообразных форм
собственности на землю. Земельная реформа, несмотря на постепенное наращивание
нормативной правовой базы, ведется в условиях правовой неопределенности, например,
решение многих крупных и частных вопросов регулирования земельных отношений в области
рационального землепользования, сохранения и повышения природно-хозяйственного качества
земель.
59
Землеустройство, борьба с эрозией почв, восстановление нарушенных земель
Землеустройство представляет собой систему мероприятий, направленных
осуществление
земельного
законодательства
Российской
Федерации,
на
организацию
использования и охраны земель, создание благоприятной экологической среды и
улучшение природных ландшафтов.
Землеустройство предусматривает:
-
межевание земель с установлением (восстановлением) на местности границ
административно-территориальных
образований,
земельных
участков
собственников, владельцев, пользователей и арендаторов;
-
отвод земельных участков в натуре (на местности), оформление их планов,
подготовку документов для удостоверения прав на землю;
-
разработку проектов внутрихозяйственного землеустройства, других проектов
использования и охраны земель;
-
разработку рабочих проектов рекультивации нарушенных земель, защиты почв от
водной и ветровой эрозии, селей, оползней, подтопления, заболачивания,
иссушения, засоления, загрязнения отходами производства, радиоактивными и
химическими веществами, улучшения сельскохозяйственных угодий, освоения
новых земель;
-
обоснование размещения и установление границ территорий с
особыми
природоохранными, рекреационными и заповедными режимами;
-
закрепление и изменение на местности черты поселении;
-
проведение
топографо-геодезических,
картографических,
почвенных,
агрохимических, геоботанических и других обследовательских и изыскательских
работ;
-
осуществление
инвентаризации
земель,
выявление
неиспользуемых,
нерационально используемых или используемых по нецелевому назначению
земель;
-
проведение мероприятий по оценке земель и др.
Землеустройство проводится по решению органов исполнительной власти, в том
числе по инициативе комитетов по земельным ресурсам и землеустройству, органов
местного самоуправления или по ходатайству собственников, владельцев, пользователей и
арендаторов земельных участков.
Землеустроительные
проекты
составляются
при
участии
заинтересованных
собственников земли, землевладельцев, землепользователей, арендаторов и после
утверждения переносятся в натуру (на местность) с обозначением границ земельных
60
участков и полей; севооборотов межевыми знаками установленного образца. Проект
внутрихозяйственного землеустройства утверждается владельцем земельного участка.
Землеустроительные работы осуществляются государственными проектными
организациями, а также другими организациями и гражданами, получившими лицензии
на их проведение.
Установленная в порядке землеустройства организация территории является
обязательной для собственников земли, землевладельцев, землепользователей и
арендаторов.
При образовании новых землепользовании исходят из того, что земельный участок
должен быть сформирован в виде одного компактного массива удобной конфигурации
и наименьшей протяженности, не расчлененного естественными и искусственными
преградами. При проектировании межхозяйственных границ на открытой местности и
особенно пашне их размещают прямолинейно. Везде, где возможно, границы
совмещают
с
естественными
и
искусственными
преградами,
урочищами
и
сооружениями, магистральными каналами, а также размещают по водоразделам, линиям стока и т. д.
Изменение
границ
и
размеров
сельскохозяйственных
предприятий
может
производиться при их реорганизации — разделении на несколько субъектов, слиянии с
другими предприятиями, создании крестьянских (фермерских) хозяйств и др., при
ликвидации чересполосицы, дорожном или другом строительстве.
Землеустройство на сельскохозяйственных предприятиях проводится с целью
рациональной организации их территории. В процессе землеустройства устанавливают
характер и порядок использования земель на перспективу, намечают трансформацию
земельных
угодий,
разрабатывают
мероприятия
по
защите
почв
от
эрозии,
восстановлению нарушенных земель.
В проектах землеустройства решаются следующие основные вопросы:
-
размещение
земельных
массивов
производственных
подразделений
и
хозяйственных центров;
-
организация угодий и севооборотов;
-
организация территории севооборотов, садов, сенокосов и пастбищ;
-
водохозяйственное и дорожное строительство;
-
лесомелиоративные, гидротехнические и другие мероприятия по борьбе с
эрозией почв.
Важной
составной
частью
проекта
землеустройства
является
размещение
производственных подразделений и хозяйственных центров. Следует исходить из того,
61
что необходимо
создать наиболее
благоприятные
условия
для
осуществления
сельскохозяйственного производства и удовлетворения культурно-бытовых нужд. Требуется рационально выбрать вид, число и размеры производственных подразделений,
местоположение хозяйственных центров, форму земельных массивов, закрепляемых
за производственным подразделением, и т. д.
При установлении числа и размеров производственных подразделений принимают
во внимание особенности расположения массивов основных сельскохозяйственных
угодий, рекомендуемые оптимальные размеры производственных подразделений по
площади пашни применительно к зоне и специализации хозяйства.
Земли производственных подразделений следует проектировать в виде одного
компактного
массива,
по
возможности
правильной
конфигурации,
удобно
расположенного по отношению к населенным пунктам, что позволит сократить
транспортные расходы. Границы между земельными массивами должны быть прямолинейными или совмещенными с природными рубежами, чтобы не разрезать на
части
площади
однородных
производственных
угодий.
подразделений
При
формировании
необходимо
земельных
обеспечить
по
массивов
возможности
равномерное распределение сельскохозяйственных угодий между ними и одинаковую
нагрузку пашни на одного трудоспособного.
Центральная усадьба создается в самом крупном населенном пункте, занимающем
по возможности центральное положение на территории хозяйства. Она должна иметь
хорошую
связь
с
другими
центрами
хозяйства,
погрузочно-разгрузочными
и
административными пунктами.
Строительство новых, развитие и переустройство существующих населенных
пунктов осуществляются на основе планов (проектов планировки и застройки) сельских
поселков. В них предусматривается строительство благоустроенных жилых домов с
хозяйственными
постройками
для
скота
и
птицы,
теплогазоснабжени ем,
водопроводом и канализацией. В целях обеспечения нормального культурнобытового обслуживания жителей планируют детские дошкольные учреждения, клубы,
магазины, столовые и другие объекты социальной инфраструктуры.
Участки под селения и производственные объекты располагают вблизи надежных
и
чистых
источников
водоснабжения,
в
стороне
от
транспортных
дорог
и
скотопрогонов. Они не должны затопляться и заболачиваться. Жилую зону поселка
размещают с наветренной стороны по отношению к господствующим ветрам и выше
производственных центров по рельефу.
62
Размещение животноводческих ферм по производственным подразделениям и их
специализацию устанавливают с учетом состава и качества сельскохозяйственных
угодий
по
производственным
подразделениям,
состояния
существующих
производственных построек и пригодности их к дальнейшему использованию, условий
водоснабжения, наличия рабочей силы.
Площади для строительства ферм и хозяйственных дворов необходимо выбирать с
подветренной стороны и ниже по рельефу по отношению к жилым кварталам, чтобы сток
талых и дождевых вод не попадал в жилую часть населенного пункта и в то же время не
загрязнял
водоемов,
рек.
Важно
соблюдать
установленные
расстояния
между
животноводческими помещениями и жилыми кварталами, а также дорогами районного и
другого значения с интенсивным транзитным движением.
Одновременно с размещением производственных подразделений, населенных пунктов
и
производственных
центров
в
сельскохозяйственных
предприятиях
размещают
магистральную дорожную сеть и другие объекты инженерного оборудования территории.
Дороги должны удобно связывать населенные пункты и производственные центры с
массивами
севооборотов
магистральных
дорог
и
других
прокладывают
угодий,
по
обеспечивать
кратчайшему
внешние
пути
с
связи.
целью
Трассы
снижения
капиталовложений в их строительство и транспортных затрат.
При проектировании магистральных дорог и инженерных сетей стремятся сохранять
существующие благоустроенные дороги и другие объекты, совмещать их с границами
землепользовании, севооборотов, полей, различными элементами инженерного оборудования территории. Под дороги отводят сухие, незатопляемые места с твердым грунтом и
равнинным
рельефом
на
менее
ценных
земельных
угодьях.
В
зависимости
от
грузонапряженности и интенсивности движения ширина магистральной дороги составляет
6—8, реже 10м.
Организация угодий и севооборотов — важнейшая составная часть проекта
землеустройства. Под организацией угодий следует понимать установление хозяйственного
назначения и характера землепользования каждого отдельного земельного участка. Она
включает определение состава сельскохозяйственных угодий на перспективу, установление
типов и числа севооборотов, их размещение.
К организации угодий и севооборотов предъявляются следующие требования:
-
обеспечение наиболее полного, правильного и эффективного использования земли;
-
создание благоприятных условий для применения передовых методов агротехники и
рациональных севооборотов, систематического повышения плодородия почв,
предотвращения и прекращения процессов эрозии;
63
-
создание оптимальных условий для специализации и концентрации производства,
правильной организации труда, высокоинтенсивного использования техники,
высокой эффективности капитальных вложений, связанных с трансформацией и
размещением
сельскохозяйственных
угодий
и
севооборотов,
максимального
сокращения транспортных и других издержек.
Установление состава и соотношения угодий заключается в определении видов
сельскохозяйственных угодий и площадей, необходимых для производства заданного объема
сельскохозяйственной продукции. При этом определяют изменения в составе и площадях
сельскохозяйственных угодий на перспективу.
Планируют перевод (трансформацию) угодий из одного вида в другой. Трансформация
заключается в переводе менее ценных угодий в более ценные (пастбищ и сенокосов — в
пашню, кустарников и болот — в кормовые угодья). Основные задачи трансформации —
повышение интенсивности использования земель, приведение состава и площадей угодий в
соответствие со специализацией хозяйства, планируемым объемом производства и потребностью в кормах.
Правильная трансформация угодий приводит к улучшению организации производства,
повышению уровня механизации полевых работ, плодородия земель, приостановлению и
предотвращению процессов эрозии.
Очень часто, особенно в хозяйствах Нечерноземной зоны России, одноименные угодья
расположены небольшими участками в разных частях землепользования. В то же время эти
участки могут быть вкраплены в массивы других угодий. На размер участков угодий и их
расположение влияют имеющиеся в хозяйстве реки и ручьи, овраги и балки, кустарники и
болота. В этой связи немаловажное значение имеет проблема ликвидации раздробленности
сельскохозяйственных угодий, вклиниваний и вкраплений, укрупнения контуров основных
сельскохозяйственных угодий, особенно пашни.
Мелкоконтурность угодий должна устраняться одновременно с трансформацией земель
путем приведения в порядок существующей и строительства новой мелиоративной сети,
распашки и окультуривания земель, вкрапленных или вклиненных в пашню и другие
сельскохозяйственные угодья, расчистки пашни и других угодий от кустарников, пней,
камней, кочек, рекультивации карьеров и земель с нарушенным почвенным покровом,
упорядочения дорог, правильного размещения построек и сооружений.
Перечисленные мероприятия позволяют расширить площади основных угодий,
улучшить их конфигурацию, создать хорошие условия для механизации полевых работ,
существенно укрупнить севообороты и поля. Показателями эффективности трансформации
64
и улучшения угодий являются: прирост валовой продукции, увеличение чистого дохода,
сокращение сроков окупаемости капитальных вложений, повышение плодородия почвы.
Организация угодий и севооборотов неразрывно связана с выбором типов, видов и
числа севооборотов, а также с их размещением. При этом, как правило, для каждого
производственного подразделения хозяйства проектируется самостоятельная система севооборотов
с
учетом
конкретных
природно-экономических
и
территориальных
особенностей. Число севооборотов и их сочетание устанавливаются по производственным
подразделениям с учетом специализации, типов кормления скота, структуры посевных
площадей, качества пахотных земель и других условий. Размеры севооборотных массивов,
их число и территориальное размещение устанавливаются одновременно и зависят от
характера пахотных земель по условиям расположения, отличия их в почвенном
отношении, а также рационального размера поля, применяемой схемы чередования
культур и числа полей в ней. При составлении схемы чередования культур учитываются
рациональные число и размеры полей, предусмотренных для того или иного севооборота.
Севооборот должен состоять из агротехнически целесообразных для данных условий
звеньев, а его поля — по возможности из одной культуры.
Научно
обоснованное
устройство
территории
севооборотов
заключается
в
комплексном размещении различных элементов: полей севооборотов, защитных лесных
полос (в засушливых районах), полевых дорог, полевых станов и водных источников.
При размещении полей севооборота определяются размеры их сторон и форма,
учитываются рельеф местности, характер почв, существующая организация территории
(населенных пунктов, хозяйственных центров, дорог, лесных полос и т. д.); обеспечивается
примерно равная их площадь.
Размеры сторон и форму полей следует устанавливать, исходя из требований
правильной организации производственных процессов, а также в зависимости от
территориальных условий, внутриполевой организации территории.
Поля
севооборотов
должны
проектироваться
по
возможности
в
форме
прямоугольников или прямоугольных трапеций. Для поля площадью 400 га целесообразна
квадратная форма с соотношением сторон 1: 1. Для поля площадью 100га лучшей формой
будет прямоугольник с соотношением сторон 1:2,5 или 1:4. Желательно, чтобы поля
севооборота были равновеликими. Такие поля более удобны для перспективного и
оперативного планирования, а также контроля и учета выполнения полевых работ.
Осуществить это возможно лишь в случаях, когда пахотные земли расположены в виде
целого массива. Отклонения в площадях полей допускаются в пределах 7—8 %.
65
Поля нужно формировать однородными по составу и свойствам почв, условиям
увлажнения и расходования влаги, то есть агротехнически однородными. Важно обеспечить
удобное расположение полей в отношении дорог, связывающих их с населенными
пунктами и хозяйственным центром. Необходимо учитывать расположение существующих
лесных полос и мелиоративных сооружений.
При размещении защитных лесных полос важно правильно установить их
направление, ширину, расстояние между ними.
В равнинной местности защитные лесные насаждения создают в виде продольных
(основных) и поперечных (вспомогательных) полос. Продольные лесополосы устраивают
поперек преобладающего направления ветров в данном районе. Их обычно совмещают с
длинными сторонами полей севооборота. Перпендикулярно к продольным полосам
проектируют поперечные, которые совмещают с короткими сторонами полей и участков.
Расстояние между лесополосами устанавливают с таким расчетом, чтобы обеспечить
достаточно хорошую защищенность полей от ветров. Этого достигают при расстояниях,
равных 25—30-кратной высоте деревьев на полосах. Расстояние между поперечными
полосами не должно превышать 2000 м, а на песчаных почвах — 1000 м.
При сложном рельефе местности лесонасаждения служат не только для защиты полей
от вредоносных ветров, но и для задержания поверхностного стока влаги и
предотвращения эрозии почв. В этих случаях сеть защитных полос, размещаемых поперек
склонов, необходимо проектировать более густой, чем на ровных площадях. Расстояние
между
лесополосами
должно
составлять
300—400
м,
а
ширину
устанавливают
дифференцированно в зависимости от их защитной роли и расположения. Однако она не
должна превышать 15 м.
Полевые
дороги
проектируют
в
дополнение
к
существующим
или
вновь
устраиваемым магистральным. По основному назначению, и интенсивности использования
они подразделяются на основные и вспомогательные.
Основные дороги имеют значение полевых магистралей. Они
обслуживают
значительную часть территории севооборотов и других угодий, примыкающих к ним.
Проектируются они как обычные грунтовые дороги шириной до 6—8 м в зависимости от
зоны расположения и размещаются между полями севооборота.
Вспомогательные полевые дороги используются для переездов и перевозки грузов с
примыкающих к ним полей и участков и обслуживания работающих на них машиннотракторных агрегатов. Размещаются они главным образом по коротким (поперечным)
сторонам полей и участков, проектируются шириной 4—5 м.
66
Полевые станы организуют на удаленных от хозяйственных Центров севооборотных
массивах. Они предназначаются для жилья в период полевых работ, проведения текущего и
профилактического ремонта сельскохозяйственных машин и орудий, хранения инвентаря и
других средств производства. Полевой стан должен располагаться по возможности в центре
обслуживаемой площади, у основных дорог, связывающих его с бригадным массивом,
селением и погрузочным пунктом. Место должно быть сухим, затопляемым талыми и
паводковыми водами, защищенным господствующих ветров.
Строительство сооружений для полевого водоснабжения осуществляется в целях
обеспечения водой участвующих в полевых работах людей, а также техники. Водный
источник должен иметь достаточное количество хорошей воды, пригодной для питья,
заправки машин. Размещение водных сооружений для полевой водоснабжения должно
быть увязано с общим строительства прудов и водоемов, а также организацией
водоснабжения на пастбищах и сенокосах.
При землеустройстве решается вопрос о размещении сельскохозяйственных угодий и
севооборотов, сущность которого состоит в хозяйственно целесообразном выделении земель
под сады, ягодники, овощной, кормовой, полевой и другие севообороты, сенокосы и
пастбища. Для обеспечения наиболее высокой урожайности сельскохозяйственных
культур и повышения плодородия почвы под отдельные угодья и севообороты следует
отводить преимущественно те площади, которые по природным свойства наиболее
отвечают биологическим особенностям растений.
При размещении сельскохозяйственных угодий и севообороте необходимо учитывать
экономические и организационно-хозяйственные условия (местоположение хозяйственных
центров, требования к предотвращению эрозии, внутренней организации территории
угодий и севооборотов, капитальные затраты в трансформацию и инженерное оборудование
территории и т. д.).
Должны быть обеспечены компактность массивов, правильная конфигурация,
однородность
почвенного
покрова,
одинаковые
условия
рельефа.
Целесообразно
проектировать участки в такой последовательности: сад, ягодники; овощной, кормовой,
полевой севообороты; сенокосы; пастбища.
Под сад обычно выбирают земли, расположенные недалеко от усадьбы, более
плодородные, с соответствующим механическим составом почв и уровнем залегания
грунтовых вод. Имеют значение крутизна и экспозиция склонов. Участок должен иметь
правильную конфигурацию и естественную защиту от ветров.
Проектирование севооборотных массивов целесообразно начинать с овощных и
кормовых
севооборотов.
Эти
севообороты
включают
культуры
с
повышенными
67
требованиями к месту в отношении как природных, так и экономических условий. Под них
отводятся ближние участки правильной формы, компактные, с лучшими почвами, более
увлажненные.
Основные массивы пашни занимают под полевые севообороты. Неоднородность их в
отношении почв, элементов рельефа в отдельных случаях вызывает необходимость
проектировать в одном подразделении два, а иногда и три полевых севооборота с соответствующими группировками культур.
Под сенокосы обычно оставляются уже занятые ими участки с лучшей
растительностью. Пастбищные угодья проектами землеустройства, как правило, не
расширяются. Пахотопригодные пастбища служат резервом для увеличения площади
пашни. Требуется лишь правильно наметить участки для их улучшения или создания на
них культурных пастбищ.
Предположим, сложившиеся небольшие размеры севооборотных массивов и полей
не в полной мере отвечают требованиям производительного использования земли и
техники. Возникает необходимость их укрупнения. Это приводит к концентрации по севов
ведущих
культур
на
небольшом
числе
полей,
что
способствует
более
рациональному и производительному использованию пашни, внедрению передовых
форм организации и управления технологическими процессами, эффективному
использованию различных систем полевых работ, сокращению времени и стоимости
переездов техники между полями с одноименными культурами.
Переход
на
укрупненные
севообороты
позволяет
хозяйствам
повышать
урожайность сельскохозяйственных культур, увеличивать валовые сборы продукции.
Однако к этому важному делу нельзя подходить шаблонно, без учета конкретных
природных и экономических условий хозяйств и их подразделений.
В комплексе мер по охране земельных ресурсов особое место занимает борьба с
эрозией почв. Эрозия почв — следствие неблагоприятных природно-климатических
условий, бессистемного освоения земельной территории, нерациональной организации
использования земель, недостатков применяемой системы земледелия.
Эффективной мерой борьбы с эрозией является внедрение противоэрозионных
форм организации территории в составе региональных систем рационального
использования земель, направленных на неуклонное повышение плодородия почв и
урожайности сельскохозяйственных культур. Высокий эффект достигается с помощью
агротехнических средств. Не требуя больших затрат, организационно-хозяйственные и
агротехнические мероприятия позволяют в короткие сроки предотвратить эрозию почв
на значительной территории.
68
Большая роль в комплексе противоэрозионных мероприятий в хозяйствах
отводится углублению пахотного слоя. В зависимости от степени эродированности и
крутизны склона, качества почвы, биологии культур выбирают различные приемы и
орудия. На дерново-подзолистых и серых лесных почвах с маломощным гумусовым
горизонтом наилучший эффект обеспечивают плуги с почвоуглубительными лапами и
вырезными корпусами, на темно-серых и выщелоченных черноземах — вспашка с
оборотом пласта.
При крутизне склона свыше 3° используют плуги с уширенным и удлиненным
отвалом заднего корпуса. При этом способе после каждого прохода трактора создается вал
высотой более 15 см. От воды и смыв почвы значительно снижаются. Эффективны
безотвальная и плоскорезная вспашки на склонах, применение культиваторов-плоскорезов
КПГ-250.
Хорошо
зарекомендовали
себя
на
склонах
свыше
3°
специальные
противоэрозионные приемы на зяби — лункование и прерывистое бороздование. Одним
из доступных способов борьбы с эрозией почв считается создание буферных полос из
многолетних трав (в основном люцерны).
Важная роль отводится почвозащитным севооборотам, в которых четыре-пять полей
занимают многолетними травами, одно – озимыми или яровыми культурами. Эффективен
метод залужения земель, занятых оврагами и балками, с уменьшением крутизны склонов
маленьких овражков и промоин с помощью бульдозеров. Самого серьезного внимания
заслуживают противоэрозионные лесонасаждения.
Для степных засушливых районов с активной ветровой деятельностью система
обработки почвы должна быть направлена на накопление почвенной влаги и защиту полей
от ветровой эрозии.
Широкое распространение получила почвозащитная система, которая сводится к
минимальной обработке почвы, что позволяет резко сократить проявление ветровой
эрозии, увеличить возможности накопления зимних осадков и на этой основе добиться
заметного повышения урожайности возделываемых культур.
Эффективное средство в борьбе с ветровой эрозией почв, засухами и суховеями —
полезащитные лесные полосы. Лесные полосы снижают скорость ветра, вследствие чего
выдувания посевов и почв в период сильных бурь на межполосных полях не происходит.
Возрастает влияние лесных полос и на другие факторы микроклимата. Благодаря
снегозадержанию система лесных полос создает хорошие условия для перезимовки озимых
и зимующих культур, повышает влагообеспеченность растений.
69
Важным средством, позволяющим лучше использовать зимние осадки и успешно
бороться с засухой и ветровой эрозией почв, являются полосы однорядных или двухтрехрядных посевов (кулисы) высокостебельных растений.
Борьба с эрозией специфична для различных почвенно-климатических зон, но везде
она должна включать систему мероприятий — организационных, экономических,
биологических, агротехнических, гидротехнических, лесомелиоративных и т.д. Их
применение позволяет не только сократить и приостановить эрозионные процессы, но и
повысить плодородие почв, добиться устойчивости и эффективности ведения земледелия.
Восстановление нарушенных земель позволяет увеличить площадь продуктивных
земель, служит необходимым условием сохранения природной среды. Восстановление
повышает хозяйственную ценность земель, делает их пригодными для использования под
пашню, кормовые угодья, леса и водоемы.
Выделяют несколько видов рекультивации земель: снятие и хранение плодородного
слоя почвы для улучшения малопродуктивных угодий, восстановление земель для
сельскохозяйственного использования, восстановление земель для лесохозяйственного
использования, строительство водоемов, использование территорий для строительства.
Комплекс работ по рекультивации нарушенных земель осуществляется поэтапно и
подразделяется на техническую (техническая подготовка) и биологическую рекультивацию.
Первая включает снятие плодородного слоя, планировку поверхности, засыпку нагорных и
водоотводных канав, шахтных провалов, устройство въездов и дорог, нанесение
плодородного слоя; вторая — восстановление плодородия нарушенных земель для
последующего
сельскохозяйственного
и
лесохозяйственного
использования.
Это
достигается за счет выращивания травянистых и древесно-кустарниковых культур и
введения на второй стадии более ценных районированных сельскохозяйственных культур.
70
Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция 10-11. Эколого-экономические основы мелиорации земель.
Мелиорация является составной частью природообустройства - деятельности
человека по повышению полезности природы и ее охраны в процессе природопользования.
Любой вид использования земель ведет к их деградации. Под деградацией понимается
перестройка и разрушение естественных экосистем, снижение и ликвидация их способности
обеспечивать
устойчивость
окружающей
среды.
Сельское
хозяйство
обеспечивает
устойчивость в получении продуктов питания, но оно экологически опасно, так как
агроценозы (агроэкосистемы) дестабилизируют окружающую среду за счет размыкания
биохимического
круговорота,
Человек
стремится
компенсировать
эти
нарушения
энерговложениями. Поэтому главная задача – создание устойчивых агросистем. Большая
роль в этом отводится мелиорации земель.
Мелиорация, рекультивация и охрана земель - область науки и техники,
занимающаяся
целенаправленным
улучшением
(мелиорацией),
восстановлением
(рекультивацией), охраной земель различного назначения, борьбой с загрязнением, с
природными стихиями: наводнениями, подтоплением земель, их размывом, эрозией,
оползнями, и т.п. для повышения потребительской стоимости (полезности) земель.
Мелиорацию земель в широком понимании следует рассматривать как направленное
улучшение свойств географической среды с целью максимального использования
природного потенциала земель, вод, климата, рельефа, растительности. В специальном отношении— это система организационно-хозяйственных и технических мероприятий по
коренному улучшению неблагоприятных природных условий мелиорируемых территорий.
Улучшение природных условий достигается регулированием водного, теплового, воздушного режимов
Цели исследований - совершенствование методов, способов и технологии,
повышение качества и надежности проектирования, строительства и эксплуатации
инженерно-мелиоративных и инженерно-экологических систем, обоснование новых приемов
мелиорации, рекультивации и охраны земель.
Задачи мелиорации земель.
- повышения продуктивности почв и ведения устойчивого земледелия,
- обеспечения гарантированного производства сельскохозяйственной продукции на
основе сохранения и повышения плодородия земель,
- создания необходимых условий для вовлечения в сельскохозяйственный оборот
неиспользуемых и малопродуктивных земель,
- формирования рациональной структуры земельных угодий, для комплексного
ведения лесного хозяйства,
71
- охраны, воспроизводства и рационального использования природных ресурсов.
К мелиорациям относятся: орошение (ирригация) и осушение, обводнение,
регулирование рек и поверхностного стока вод, укрепление сыпучих песков и оврагов,
насаждение лесных защитных полос, коренное улучшение химических свойств почвы
(известкование кислых почв, гипсование засоленных почв), расчистка кустарников,
корчевание пней, удаление камней, улучшение рельефа, микроклимата полей и др.
Типы мелиорации земель
В зависимости от характера мелиоративных мероприятий различают следующие типы
мелиорации земель:
- гидромелиорация;
- агролесомелиорация;
- культуртехническая мелиорация;
- химическая мелиорация;
- мелиорация техногеннонарушенных земель.
Гидромелиорация земель
Гидромелиорация
земель
состоит
в
проведении
комплекса
мелиоративных
мероприятий, обеспечивающего коренное улучшение заболоченных, излишне увлажненных,
засушливых, эродированных, смытых и других земель, состояние которых зависит от
воздействия воды.
Гидромелиорация земель направлена на регулирование водного, воздушного,
теплового и питательного режимов почв на мелиорируемых землях посредством
осуществления мер по подъему, подаче, распределению и отводу вод с помощью
мелиоративных систем, а также отдельно расположенных гидротехнических сооружений.
К
этому
типу
мелиорации
земель
относятся
оросительная,
осушительная,
противопаводковая, противоселевая, противоэрозионная, противооползневая и другие виды
гидромелиорации земель.
Агролесомелиорация земель
Агролесомелиорация земель состоит в проведении комплекса мелиоративных
мероприятий, обеспечивающего коренное улучшение земель посредством использования
почвозащитных, водорегулирующих и иных свойств защитных лесных насаждений.
К этому типу мелиорации земель относятся:
- противоэрозионная защита земель от эрозии путем создания лесных насаждений в
оврагах, на песках, берегах рек и других территориях;
72
- полезащитная - защита земель от воздействия неблагоприятных явлений
природного, антропогенного и техногенного происхождения путем создания защитных
лесных насаждений;
- пастбищезащитная - предотвращение деградации земель пастбищ путем создания
защитных лесных насаждений.
Культуртехническая мелиорация земель
Культуртехническая
мелиорация
земель
состоит
в
проведении
комплекса
мелиоративных мероприятий по коренному улучшению земель.
К этому типу мелиорации земель относятся:
- расчистка мелиорируемых земель от древесной растительности, кочек, пней и мха;
- расчистка мелиорируемых земель от камней и иных предметов;
- мелиоративная обработка солонцов;
- рыхление, пескование, глинование, землевание, плантаж и первичная обработка
почв;
- внесение органических и минеральных удобрений;
- проведение иных культуртехнических работ.
Химическая мелиорация земель
Химическая мелиорация земель состоит в проведении комплекса мелиоративных
мероприятий по улучшению химических и физических свойств почв. Химическая
мелиорация земель включает в себя известкование, фосфоритование и гипсование почв.
Мелиорация техногенно нарушенных земель
Мелиорация техногенно нарушенных земель состоит в проведении мелиоративных
работ на землях, подверженных техногенному загрязнению, заражению, заболачиванию и
другим вредным воздействиям.
Площадь земель, нуждающихся в мелиорациях, называют мелиоративным фондом.
В настоящее время под мелиоративным фондом понимаются только те земли, на которых
уже проведены мелиорации, т. е. мелиорированные земли. Перспективным мелиоративным
фондом принято считать те земли, которые потребуют мелиорации в будущем.
Основные теоретические положения мелиорации:
1. Активными природными и ведущими факторами мелиорации служат наиболее
динамичные природные явления (климат, почва, вода, растительность).
2. В силу взаимных связей и взаимодействия компонентов природной среды
изменение одного из них оказывает серьезное влияние на другие слагаемые природного
комплекса, однако в разной степени (качественной и количественной) и неодинаково в
отдельных природных зонах. Устранение или ослабление одного лимитирующего
73
природного фактора требует изменения на новом уровне и других компонентов природы, так
как связь между ними и их свойства формировались в течение длительного времени. Так,
орошение в пустынях не устраняет процессы соленакопления, обусловленные климатом и
характером пород. Поэтому в пустынях орошение необходимо сочетать с дренажем. В
северных районах одним внесением удобрений нельзя устранить кислотность почв. Необходимы наряду с удобрениями известкование почв и применение других приемов по их
улучшению.
3. Наибольший эффект мелиорации наблюдается при их правильном размещении,
соответствующем особенностям природных и хозяйственных условий отдельных регионов.
4. Мелиорации должны носить комплексный характер, правильно сочетаться между
собой и вестись в одном направлении с агротехническими приемами в земледелии. Так, в
нечерноземной зоне следует осуществлять комплекс осушительных и водорегулирующих
мелиорации
в
сочетании
с
глубоким
подпочвенным
рыхлением,,
уничтожением
ортштейновых и водонепроницаемых глинистых горизонтов, известкованием, внесением
органических и минеральных удобрений, культуртехническими приемами и др. В степной
зоне необходим комплекс из противоэрозионных мелиорации, полезащитных лесных
насаждений,, мелиорации солонцов, снежных мелиорации, орошения, кулисных паров и др.
В полупустынной и пустынной зонах орошение и обводнение должно сочетаться с
дренажем, закреплением песков кустарниковой растительностью, созданием лесных полос
вдоль каналов и др.
5. Так как положительный эффект разных видов химической, физической и
механической мелиорации через 10—15 лет может исчезнуть, возможно периодическое
повторение отдельных мелиоративных приемов. Не все природные факторы одинаково
изменяются во времени. Например, при известковании кислых почв промывной тип водного
режима в них сохраняется и вынос питательных веществ и извести продолжается. Поэтому в
ряде случаев такие мелиорации, как известкование, гипсование, глубокое подпочвенное
рыхление и др., следует повторять. Периодически должны проводиться снежные
мелиорации.
Сельскохозяйственная мелиорация рассматривается
как геоэкотехническая система.
Она включает четыре основных блока (подсистемы):
мелиоративный блок - система мелиоративных объектов и мероприятий;
природный блок (геосистема) - природно-территориальный комплекс;
сельскохозяйственный блок, (агроблок) - система
земледелия,
размещения
и
чередования культур, мероприятий, машин и орудий;
74
блок управления системой (человек и система автоматизации), планирования
материально-технических, трудовых ресурсов, капиталовложений в мелиорацию.
Гидромелиорация
земель
состоит
в
проведении
комплекса
мелиоративных
мероприятий, обеспечивающего коренное улучшение заболоченных, излишне увлажненных,
засушливых, эродированных, смытых и других земель, состояние которых зависит от
воздействия воды.
Гидромелиорация земель направлена на регулирование водного, воздушного,
теплового и питательного режимов почв на мелиорируемых землях посредством
осуществления мер по подъему, подаче, распределению и отводу вод с помощью
мелиоративных систем, а также отдельно расположенных гидротехнических сооружений.
К
этому
типу
мелиорации
земель
относятся
оросительная,
осушительная,
противопаводковая, противоселевая, противоэрозионная, противооползневая и другие виды
гидромелиорации земель.
Оросительные мелиорации обеспечивают устойчивые урожаи сельскохозяйственных
культур, помогают преодолевать такое стихийное явление, как засуха, способствуют резкому
повышению производительности земель засушливых зон СССР и вовлечению в оборот
новых земель.
Осушительные мелиорации, улучшая природные свойства земель, позволяют
рациональнее использовать их в сельском и лесном хозяйствах. Осушение также важно для
строительства, санитарного благоустройства как оздоровительное мероприятие.
Основные условия осушительных мелиорации
Осушительные мелиорации имеют задачей обеспечение надлежащего водного,
воздушного и питательного режимов и высокого плодородия почв на заболоченных землях.
Для мелиорации заболоченных земель необходимо
- устранение избытков воды,
- поддержание требуемого водного, воздушного и теплового режимов в почве, что
достигается путем соответствующих гидротехнических (осушительных) мероприятий,
- обеспечение питательного режима для растений; для этого накопленные и
органическом веществе азота и зольные элементы должны быть приведены в пригодную для
питания растений форму минеральных соединений.
Источниками
питания
заболоченных
земель
могут
быть
воды
различного
происхождения.
1. Воды атмосферных осадков и поверхностного стока, периодически накопляющиеся
на заболоченных территориях, обусловленные топографическими, гидрографическими или
же почвенно-геологическими условиями.
75
2. Намывные воды, поступающие на данную территорию со стороны реки — во время
разливов (аллювиальные воды) или с водосбора — в виде делювиальных потоков.
3. Подземные, или грунтовые, воды, напорные или залегающие близко от
поверхности и выклинивающиеся в пределах данной территории.
Регулирование водного режима избыточно увлажненных почв может осуществляться
следующими основными способами:
регулирование избыточных поверхностных вод:
1) ускорением и регулированием стока этих вод при помощи системы осушительных
устройств;
2) недопущением притока на данную площадь путем перехватывания вод нагорными
каналами, или при помощи обвалования границ территории.
- регулирования избыточных грунтовых вод:
1)
ускорением
оттока
почвенно-грунтовых по понижением и регулированием
уровня их - путем устройства осушительной сети;
2) недопущением притока на данную площадь грунтовых или фильтрационных вод:
путем перехватывания этих вод каналами, или путем устройства перехватывающих
береговых дрен или снижения подпора воды.
Объект осушительных мелиорации включает следующие основные элементы:
1) хозяйственные осушаемые площади, водно-воздушный и питательный режимы
почв
которых
регулируются
путем
комплекса
мелиоративных
и
агротехнических
мероприятий;
2) регулирующие устройства (осушительные каналы, борозды, дрен и и др.),
предназначенные для регулирования водно-воздушного режима ни данной площади путем
удаления
избыточной
поверхностной
или
почвенной
грунтовой
воды,
сообразно
потребностям хозяйственного использования этом площади;
3) проводящие каналы (магистральный и другие), предназначенные дли приема воды
из регулирующих каналов или дрен и отвода ее кратчайшим путем в соответствующий
водоприемник;
4) водоприемник, который принимает все удаляемые с осушаемой площади воды из
магистральных осушительных каналов и отводит их в более крупную гидрографическую
сеть.
Регулирующая осушительная сеть, принимающая избыточные воды (почвенные и
поверхностные) на осушаемой площади, переводит их в состояние водяных токов,
доставляет их в проводящие каналы и таким путем поддерживает нужный водный режим на
76
осушаемой площади. Проводящие каналы, принимающие поступающие в них воды из
регулирующей сети, должны иметь достаточную глубину (и соответствующие размеры и
уклоны), чтобы своевременно отводить поступающую в них воду в водоприемник. Вся эта
система действует в одном направлении — только отводит воду; между тем могут быть
периоды (например, засушливые), когда отведение воды с осушаемой площади не только не
нужно, но может даже наносить ущерб растениям и требуется привести воду с целью
повышения недостающей влажности почвы для растений или для обогащения почвы
зольными элементами (содержащимися в илистых наносах речной воды).
Для регулирования влажности почвы осушительные системы должны иметь
дополнительные устройства, позволяющие регулировать, уменьшать или задерживать
сток воды с осушаемой площади, а в ряде случаев и доставлятъ недостающее
количество воды на осушаемую площадь извне. Поэтому представленная схема
осушительной системы (в собственном смысле) усложняется наличием специальных
сооружений по доставлению и распределению дополнительной воды, необходимой для
сельскохозяйственных культур на осушаемых землях в некоторые периоды.
И проводящие и регулирующие каналы осушительной системы имеют свою арматуру
в виде соответствующих гидротехнических сооружений, позволяющих управлять работой
этих каналов.
ПОТРЕБНОСТЬ В ОРОШЕНИИ И ЕГО РАСПРОСТРАНЕНИЕ
Оросительные мелиорации имеют задачей обеспечение и регулирование нужного
водного, теплового и питательного режимов почв, испытывающих недостатки влаги.
В сухих районах (постоянной засушливости) орошение является одним из основных
условий самой возможности надлежащего хозяйственного освоения их; к числу таких
районов принадлежат районы сухих пустынь и полупустынь, многие степные районы.
Орошение является одним из главных средств переделки природы засушливых районов и
коренной борьбы с засухой.
Для освоения пустынных, полупустынных и маловодных степных районов, кроме
орошения, необходимо также обводнение их путем устройства соответствующих водных
источников— каналов, водохранилищ, колодцев — и использования их для целей
водоснабжения населенных пунктов, для развития промышленности, сельского хозяйства,
животноводства и других надобностей. Обводнение и орошение часто осуществляются
совместно.
77
Для своего развития и роста растение при определенных климатических, почвенных и
агротехнических условиях нуждается в определенных количествах воды, которые оно
расходует в процессе своей жизнедеятельности на свое питание, построение органического
вещества и транспирацию.
Количество потребляемой растениями воды зависит: 1) от условий внешней среды —
температуры и влажности воздуха, наличия света, влажности, плодородия и свойств почвы и
2) от вида и свойств растений и от способов возделывания их. Наибольшее количество
потребляемой растением воды расходуется на транспирацию, необходимую не только для
питания
ВИДЫ ОРОСИТЕЛЬНЫХ МЕЛИОРАЦИИ
В зависимости от сельскохозяйственных требований, предъявляемых к орошению, от
характера источника орошения и положения орошаемой площади по отношению к нему, от
климатических и почвенных условий различают следующие виды оросительных и
обводнительных мелиорации.
I. Регулярно действующее орошение: а) самотечное и б) с механическим подъемом
воды из рек, водохранилищ или за счет грунтовых вод; это орошение часто называется
«правильным».
II. Однократно действующее орошение: а) паводковое (из каналов, работающих в
период паводков в реке) и б) лиманное — путем задержания полых вод весеннего стока.
III. Обводнение местности посредством устройства водохранилищ или каналов, вода
которых используется для хозяйственных нужд, сельскохозяйственного водоснабжения и
орошения небольших участков.
Увлажнение почвы и снабжение растений доставляемой на орошаемую площадь
водой может производиться следующими способами: 1) распределением воды по
поверхности почвы (преобладающий способ); 2) распылением воды в форме дождя,
увлажняющего не только почву, но и растения и приземный слой воздуха (при помощи
особых агрегатов дождевания); 3) введением воды в почву снизу по трубам — подпочвенное
орошение.
СОСТАВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Основной признак этих систем состоит в том, что вода может доставляться ими на
орошаемые земли в любое время, когда в ней имеется потребность, и в определенных
нужных количествах. Вода из источника орошения (реки, водохранилища и др.) посредством
головного сооружения забирается в главный (магистральный) канал системы, который
подает ее к орошаемым массивам. Из магистрального канала вода поступает в проводящие
распределительные каналы, которые распределяют ее:
78
а) между отдельными орошаемыми массивами
б) между отдельными полями и оросительными каналами внутри хозяйства
(внутрихозяйственная сеть).
Крупная оросительная система обычно включает в себя следующие основные части:
1) источник орошения (река, озеро, водохранилище);
2) головное сооружение, забирающее воду из источника орошения в магистральный
канал в потребных для орошения количествах и в нужные сроки, в соответствии с планом
водопользования;
3) главный (магистральный) оросительный канал, доставляющий воду на подлежащие
орошению земельные массивы и состоящий из холостой части — от головного сооружения
до начала распределительных каналов, и рабочей части, где от магистрального канала
отходят распределительные каналы;
4) распределительные проводящие каналы: а) межхозяйственные, распределяющие
воду, подаваемую магистральным каналом, между всеми хозяйствами системы, и б)
хозяйственные, подающие воду каждому хозяйству, а при больших размерах хозяйств — на
отдельные крупные поливные участки, не стесняющие механизацию сельскохозяйственных
работ и допускающие перекрестную обработку пропашных культур;
5) временная оросительная регулирующая сеть внутри крупных поливных участков,
состоящая из временных, ежегодно устраиваемых оросителей, выводных борозд и поливных
борозд и полос, распределяющая воду на полях и переводящая ее при поливе в почвенную
влажность нужной величины; оросительная регулирующая сеть может также состоять из
закрытых или передвижных трубопроводов и передвижных дождевых агрегатов, а при
подпочвенном орошении — из подземных трубопроводов;
6) водоотводная сеть: а) сбросная, служащая для удаления с орошаемых площадей
излишней поверхностной воды и располагаемая по пониженным отметкам орошаемых
земель, и б) дренажная сеть, устраиваемая на орошаемых землях с близким залеганием
соленых грунтовых вод;
7) искусственные сооружения, представляющие собой арматуру на всех каналах для
регулирования и управления движением воды в системе.
Распределительная и регулирующая оросительная сеть являются основным аппаратом
распределения воды в системе, создания и регулирования нужного водного режима почв на
орошаемых землях.
Оросительная и распределительная сеть через магистральный канал и головное
сооружение соединена с источником орошения, питающим ее водой; водоотводная сеть
79
должна быть соединена главным коллектором с. соответствующим водоприемником,
которым может быть или особый водоток, или та же река, но ниже системы.
80
Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция -12. Водопользование
Водопользование - это совокупность всех форм и видов использования водных ресурсов в общей
системе
природопользования.
Рациональное
водопользование
предполагает
обеспечение
полного
воспроизводства водных ресурсов территории или водного объекта по качеству и количеству. Если система
водопользования хоть в какой-то мере не обеспечивает этого, то рано или поздно водные ресурсы будут
истощены.
Совершенствование водопользования — один из основных факторов современного планирования
хозяйственного развития регионов. Информация о запасах и качественном состоянии водных ресурсов, оценка
изменения их под воздействием хозяйственной деятельности необходимы для регламентации и выбора
оптимального варианта водопользования.
Запасы пресных подземных вод составляют 479,73 м3/сут) из них 243,29 м3/сут связаны с
поверхностным стоком. Обеспеченность одного человека подземными водами оценивается в 3,43 м 3/сут.
Преобладающим источником водоснабжения в мире остаются реки. Возросшее водопотребление
нуждается в емких резервуарах воды, мало зависящих от сезонной динамики стока. Поэтому сток многих рек
зарегулирован.
Водообеспеченностъ — удельное значение естественного среднегодового стока на единицу площади в
расчете на одного человека — является одним из основных показателей оценки водных ресурсов.
Для того чтобы выжить, человеку требуется, по меньшей мере, полтора литра воды в день.
Потребность народного хозяйства в пресной воде в основном удовлетворяется за счет ежегодно
возобновляемых водных ресурсов, количественно оцениваемых размером речного стока.
Суммарный объем ежегодно возобновляемых водных ресурсов России (речной сток) оценивается в
4270 км3/год, который и принимается в качестве исходного для оценки водообеспеченности страны. По
отношению к суммарному стоку всех рек Земли это составляет несколько менее 10%. По суммарному значению
возобновляемых водных ресурсов России принадлежит второе место в мире после Бразилии.
Водоемкостъ — удельные объемы водопотребления разных потребителей; зависит от характера,
условий и режима водопользования, применяемых технологий и оборудования. Объемы водоснабжения многих
отраслей хозяйства в последние десятилетия приобрели внушительные размеры.
Использование воды в отличие от использования других природных ресурсов необходимо для
функционирования всех элементов социально-экономического комплекса территории. На базе использования
воды формируется межотраслевая природно-хозяйственная система «водное хозяйство», выполняющая по
отношению к социально-экономическому комплексу территории инфраструктурную роль.
Водное хозяйство определяется наличием двух основных взаимодействующих блоков:
- природного (водные ресурсообразующие системы — речные бассейны разных рангов)
- социально-экономического (хозяйственные объекты, потребляющие воду и осуществляющие сброс
загрязнений, — «источники воздействия»).
Поскольку большая часть суши представляет собой систему иерархически связанных между собой
речных бассейнов, то и формирование водно-ресурсного потенциала, и организация хозяйственной
деятельности человека происходят в пределах речных водосборов разных рангов. Следовательно, в качестве
ресурсообразующих систем (РОС) пресных вод суши следует рассматривать речной водосбор как часть земной
поверхности, включая толщу почвогрунтов, откуда происходит сток воды в отдельную реку, озеро или море.
81
Речной водосбор — функционально и территориально целостная динамическая геосистема,
развивающаяся в пространстве и во времени, с четко обозначенными природными границами (водоразделами),
естественно укладывающимися в границы водосборов более высоких рангов. Организующим началом такой
системы является гидрографическая сеть, которая, как и сток, есть продукт сложного взаимодействия
внутреннего строения водосборных бассейнов (факторы подстилающей поверхности) и внешних воздействий
(климатические и антропогенные факторы).
Взаимосвязи между двумя участниками водохозяйственного комплекса (природным и социальноэкономическим) реализуются через водохозяйственную деятельность, в результате которой происходят
изменения водных объектов и возникают водохозяйственные проблемы различного характера и степени
остроты.
Водное хозяйство — это сложно организованная территориальная система, формирующаяся в
результате взаимодействия социально-экономических объектов и природных водных источников.
Важнейшая задача водохозяйственной деятельности состоит в ее экологической оптимизации.
Экологическая оптимизация возможна, если в основе стратегии водопользования будет положен принцип
минимизации нарушения структуры и качества водного объекта с водосбором, при максимальном
использовании и регулировании естественных процессов в интересах человека.
Возвратные воды после их использования в отраслях водохозяйственного комплекса отличны по
составу от природных вод. Поэтому для рационального водопользования обязательны максимальная экономия
воды и минимальное вмешательство в естественный влагеоборот на любом уровне.
Запасы и качество водных ресурсов являются функцией региональных условий формирования стока и
техногенного круговорота воды, создаваемого человеком в процессе водопользования в данном регионе.
Природные воды используются в хозяйственной деятельности по следующим направлениям:
- питьевое водоснабжение;
- пищевая промышленность;
- хозяйственно-бытовое водоснабжение;
- отдых, туризм, спорт;
- нужды животноводства;
- прудовое рыбоводство;
- неорошаемое и орошаемое земледелие;
- промышленное и теплоэнергетическое водоснабжение;
- гидроэнергетика; судоходство.
Использование воды может происходить двумя путями: без изъятия воды из источника и с изъятием ее.
К первому пути, который называется также проточным водопотреблением, относятся такие сферы
деятельности, как судоходство, рыбное хозяйство, гидроэнергетика; ко второму -водоснабжение и орошение.
Наибольшее
количество
пресной
воды
используется
на
бытовое,
промышленное
и
сельскохозяйственное водопотребление.
Площадь орошаемых земель на планете составляет более 300 млн га Количество воды, используемое в
течение года на орошение 1 га посевов, в среднем составляет 12-14 тыс. м . Ежегодное изъятие поверхностных
вод для нужд сельскохозяйственного водопотребления в общей сложности составляет более 2500 км3, или
более 6 % суммарного годового стока рек земного шара. В мировом водопотреблении орошаемое земледелие
занимает первое место.
82
На втором месте по объему забранной из природных источников воды в мире стоит промышленное
водопотребление. Интенсификация его связана как с быстрым ростом промышленности, так и с увеличением
расхода воды на единицу продукции. Валовое потребление пресной воды мировой промышленностью составляет около 400 км3, а ежегодный суммарный безвозвратный расход воды на промышленные нужды
оценивается в 40 км3.
Бытовое водопользование состоит из хозяйственно-бытового и питьевого водоснабжения. Для
удовлетворения всех хозяйственных нужд необходимо 300 л пресной воды в сутки на одного человека (с
учетом обеспечения пищевой промышленности и торговых предприятий). Расход воды на одного городского
жителя в мире составляет приблизительно 150л/сут, или 55 м 3/год, сельского жителя - не более 50л/сут, или
18м3/год.
В связи с ростом урбанизации в настоящее время мировая норма водопотребления на одного человека
увеличилась до 400 л/сут, а ежегодный расход пресной воды может составить порядка 920 км3/год, или 2,5 %
полного годового стока всех рек планеты. На цели питьевого водоснабжения обычно забираются подземные
воды как наиболее чистые.
Вокруг водозабора или другого источника водоснабжения организуют зоны санитарной охраны, в
которых устанавливается особый режим охраны вод от загрязнения химическими веществами и вредными
организмами, а также сточными водами.
Зона санитарной охраны разделяется на две-три подзоны: I подзона — территория строгого режима с
ограждениями, а иногда и со специальной охраной. Эта подзона имеет лесные насаждения; здесь запрещены
строительство, выпас скота, любой вид деятельности, который может привести к загрязнению воды;
II подзона имеет ограничения по видам деятельности, загрязнения которой способны проникнуть в
водозабор; в ней запрещено размещение складов горюче-смазочных материалов (ГСМ), животноводческих
ферм, применение удобрений;
III подзона — предупредительная. В ней также ограничены виды деятельности, вызывающие
загрязнение воды.
Правила
пользования
водоемами
регламентируются
«Водным
кодексом
РФ»
и
другими
природоохранными актами и нормами. Право на пользование водоемами закрепляется соответствующими
государственными актами.
Система водоснабжения представляет собой водохозяйственный комплекс, под которым понимают
систему социально-экономических и технических мероприятий по использованию водных ресурсов в интересах
оптимального развития составляющих этого комплекса с учетом запросов народного хозяйства. К
составляющим (компонентам) относятся водоснабжение, водоотведение, мелиорация, гидроэнергетика, водный
транспорт, лесосплав, рыбное хозяйство, здравоохранение, водный туризм и спорт. Каждый водохозяйственный
комплекс должен удовлетворять следующим основным условиям:
—
наиболее рационально обеспечивать запросы участников комплекса как по количеству
используемой воды, так и по ее качеству;
— не допускать ухудшения природных условий и гарантировать охрану водоемов и водотоков от
загрязнения и истощения;
—
гарантировать достаточно простую и вместе с тем надежную систему эксплуатации всех
водохозяйственных сооружений (плотины, гидростанции, насосные станции, каналы, трубопроводы, различные
сооружения на водораспределительной и водоотводящей сети и др.), обеспечивая долговечность их работы. В
водохозяйственном комплексе каждый речной бассейн следует рассматривать как единую водохозяйственную
83
систему, все элементы которой в виде рек, ручьев, озер, прудов, водохранилищ, болот и подземных
водоисточников взаимно связаны и находятся в гидрологическом равновесии. Поэтому при частичном
использовании одного или нескольких элементов нельзя допускать нарушения нормальной деятельности всей
системы в целом.
Системы орошения характеризуются наибольшим безвозвратным водопотреблением — до 75% общего
количества воды, подаваемой в систему. Развитие оросительной мелиорации предполагает разработку
оптимальных режимов орошения в сочетании с агротехническими мероприятиями, максимальную экономию
воды и автоматизацию управления поливами.
Необходимо отметить отрицательное воздействие на водоемы молевого сплава леса, широко
использующегося как наиболее дешевый вид транспорта древесины. Значительные ее потери приводят к нарушению экологического равновесия в водоемах, что наносит большой вред нерестилищам и местам обитания
рыб. Поэтому в перспективе объем лесосплава должен быть сведен к минимуму. Увеличение объема перевозок
водным транспортом приводит к загрязнению водоемов нефтепродуктами, к обрушению берегов за счет
волнового воздействия на них, к нарушению среды обитания рыб и водоплавающей птицы.
Неблагоприятно воздействуют на водоемы зарегулирование рек и создание водохранилищ. При этом
изменяется гидрологический режим рек, ухудшается их санитарное состояние, увеличивается испарение воды,
снижается рыбохозяйственное значение водоема и т. д. Для каждой водной экологической системы характерны
соответствующие пределы антропогенного воздействия, что может привести к серьезным, а зачастую и к
непоправимым последствиям. Поэтому при перспективном водохозяйственном планировании необходимо
учитывать все факторы воздействия на водоем при расчете его самоочищающей способности. В целом же
основой охраны водных ресурсов следует считать максимальное уменьшение поступающих в них загрязнений.
В перспективе необходимо полное прекращение сбросов загрязнений в водоемы, т. е. переход к замкнутым
циклам производства.
Создание замкнутых систем водообеспечения промышленных предприятий базируется на следующих
основных принципах:
- создание на предприятиях единой системы водного хозяйства, включающей водоснабжение;
— водоотведение и очистка сточных вод перед их повторным использованием;
— водообеспечение в основном за счет очищенных производственных, городских и поверхностных
сточных вод;
- регенерация отработанных технологических растворов и утилизация извлеченных из сточных вод
ценных компонентов.
Значительную экономию воды может дать сокращение водяного охлаждения за счет других его
способов, например воздушного, воздушно-испарительного, двухконтурного испарительного. В ряде случаев
целесообразно заменять водную («мокрую») технологию производства безводной.
Таким образом, научно-техническая задача
создания замкнутых систем
водного
хозяйства
промышленных предприятий состоит в решении комплекса вопросов, из которых главные — это совершенствование технологии производства основной продукции и рациональное использование воды, что безусловно
обеспечивает экономические преимущества замкнутых бессточных систем перед существующими. Одним из
путей утилизации сточных вод может быть использование их в сельском хозяйстве для нужд орошения.
Естественно, сточные воды, имеющие преимущественно минеральные загрязнения, применять для орошения
нецелесообразно, поскольку ценность их как удобрения невелика, а содержание токсичных веществ или солей
отрицательно влияет на жизнедеятельность почвенной микрофлоры. Кроме того, эти вещества разрушают
84
структуру почв. Сточные воды, содержащие органические вещества, могут быть использованы для орошения
самостоятельно, а также вместе с бытовыми сточными водами после предварительной механической очистки.
Наиболее пригодны для орошения сточные воды некоторых производств пищевой, химической и легкой
промышленности.
Эффективный путь снижения загрязненности производственных сточных вод — извлечение из них
ценных веществ, которые попадают в сточные воды в виде отходов в процессе производства. Извлечение
осуществляется либо в цехах сразу после выхода отработанных сточных вод из технологического аппарата,
либо в прицеховых локальных установках. Как правило, ценные вещества извлекают из сточных вод не только
для снижения концентрации загрязнений, но и для их утилизации.
85
Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция – 13. Лесопользование
Под лесопользованием понимается удовлетворение материальных потребностей общества и его членов
в ресурсах леса, обусловленных уровнем общественно-экономического развития, а также состоянием и
динамикой лесных ресурсов. В этом определении есть указание на обратную связь социально-экономического
развития с лесными ресурсами и на множественность видов продуктивности, т. е. на использование всех, а не
только сырьевых функций леса.
Идеал ведения хозяйства в лесу - многоцелевое лесопользование, которое заключается в наиболее
полном и оптимальном использовании всей территориальной совокупности функций лесных ресурсов для
удовлетворения социальных и экономических потребностей общества при соблюдении экологических
требований. Структура, объем и формы многоцелевого лесопользования определяются уровнем общественноэкономического развития, достигнутым на данной территории, а также состоянием и динамикой лесных ресурсов территории при условии непрерывного, неистощительного и расширенного продуцирования лесов.
Понятие многоцелевого лесопользования возникло в середине XX в., а к концу века оно переросло в близкое
понятие устойчивого лесопользования.
Ядром лесопользования являются лесные ресурсы. Это понятие имеет многозначное толкование — от
узкого,
тождественного
лесосырьевым
ресурсам
до
самого
широкого,
совпадающего
с
понятием
«лесоземельное угодье». К последнему примыкает определение лесные ресурсы — это территориально единая
совокупность двух тесно взаимосвязанных частей: биоценозов, обеспечивающих фактическое и потенциальное
продуцирование лесного покрова в формах и размерах, дающих возможность организовать лесопользование, и
земель, предназначенных для прямого и косвенного обслуживания продуцирования лесного покрова на срок не
менее одного оборота хозяйства (период цикла роста и развития лесов).
Для выяснения функциональной структуры лесопользования необходимо классифицировать функции
лесных ресурсов. Такая классификация вытекает из системной модели лесопользования.
Все функции лесных ресурсов распадаются на сырьевые и несырьевые. Лесное сырье отчуждается из
мест продуцирования и потребляется на некотором расстоянии, иногда значительном.
86
Несырьевые функции могут быть использованы лишь в непосредственной близости от их
продуцирования, по крайней мере в пределах территориальных единиц топологического уровня. Совокупность
функций леса, связанных преимущественно с метасистемой «природа», т. е. используемых для поддержания
качества окружающей среды, выделяется в ландшафтостабилизирующий класс. Функции леса, связанные в
основном с метасистемой «общество», в частности с двумя ее системами второго порядка — социальной и эко-
87
номической, составляют социальный и экономический (сырьевой) классы. Функции, связанные с обеими
метасистемами, образуют хозяйственно-экологический класс, подразумевающий прямое использование свойств
леса для создания целевых экологических условий деятельности ряда отраслей (сельского, лесного и рыбного
хозяйств, транспорта и др.). Сырьевой класс относится к сырьевому типу, три остальных класса — к
несырьевому. По связям с системами второго порядка выделяются подклассы.
Все леса многофункциональны. Для жизни общества необходимы все функции лесных ресурсов, ибо
они возникают только тогда, когда появляются те или иные общественные потребности в лесных полезностях.
С этой точки зрения все функции лесных ресурсов равнозначны. Но в каждом конкретном случае используются
только те функции, в которых появилась потребность, т. е. в конкретных случаях они неравноценны. Кратко это
базисное положение названо «принципом равнозначности, но неравноценности функций». Признание
равнозначности функций влечет за собой и признание равнозначности режимов лесопользования, т. е. запретный, охранный и другие режимы - это не ограничения, а такие же виды лесопользования, как и
эксплуатационный режим.
Основной территориальной единицей, для которой должен определяться режим лесопользования,
служит лесной массив, под которым понимается компактная территориальная единица, очерченная
конкретными (нередко физико-географическими, но, возможно, также и искусственными) рубежами,
характеризующаяся относительным единством комплекса природно-экономических условий и истории
освоения. В современной практике лесопользования используются различные единицы управления:
лесничество, хозяйственная часть, хозяйственная секция, арендный участок, квартал, выдел и др.
Учитывая, что каждый участок леса многофункционален, выбор режима пользования необходимо
вести поэтапно. Вначале определяют используемые и прогнозируемые к использованию функции во всех
таксационных выделах, а затем суммарный набор функций по всему массиву и проводят ранжирование
функций для установления их приоритетности. Ранжирование ведется по уровню воздействия на состояние
лесных ресурсов при использовании той или иной функции или по затратам, необходимым для предотвращения
нежелательных изменений лесных ресурсов. Оба этапа взаимосвязаны. Ведущими признаются одна - две
функции высшего ранга. Кроме того, в качестве сопутствующих учитываются две-три функции нижних рангов.
Для определения режима лесопользования брать более трех-пяти функций нецелесообразно, так как это усложняет практическое управление. Исключение составляют случаи, когда одна или несколько функций,
получивших низший ранг, обладают особой уникальностью. По ведущим функциям определяется класс и
группа функций с последующим переходом к группе лесов и категории защитных земель. С учетом
сопутствующих функций устанавливают режим лесопользования. По подклассам ведущих и сопутствующих
функций, а также на основе режима лесопользования рассчитывается необходимая интенсивность лесного
хозяйства.
Как уже отмечалось, лесные ресурсы — ядро системы «лесопользование». Они служат пассивной,
управляемой подсистемой этой системы. Активными, управляющими подсистемами являются виды
деятельности человека, использующие функции лесных ресурсов и влияющие на их состояние. Выступая в
качестве подсистем системы лесопользования, эти виды деятельности нередко оказываются значимыми
подсистемами в других видах природопользования. Поэтому виды деятельности рассматриваются и
ранжируются по уровням лесопользования, которые выделяются по соотношению прямого и обратного
использования функций лесных ресурсов. Обратное использование рассматривается по аналогии с обратным
ресурсопотреблением — как измерение отдельных функций лесных ресурсов за счет возвращения в
88
лесоресурсные системы отходов производства или за счет других техногенных нарушений состояния лесного
покрова.
Базисный уровень лесопользования составляют лесные ресурсы. Первый уровень лесопользования
включает управление лесопользованием и лесохозяйственное производство, т. е. виды деятельности,
непосредственно направленные на регулирование состояния и динамики лесных ресурсов.
Под лесохозяйственным производством понимается деятельность, направленная на активное
регулирование состояния и динамики лесных ресурсов с помощью систем лесохозяйственных мероприятий в
соответствии с потребностями общества в лесных полезностях.
Под управлением лесопользованием понимается систематически осуществляемое целенаправленное
воздействие общества на систему лесопользования в целом или на ее звенья на основе познания объективных
закономерностей и тенденций в интересах оптимального развития этой системы. Управление лесопользованием
направлено на достижение сбалансированности масштабов и методов использования и воспроизводства лесных
ресурсов и их охраны. Управление реализуется на основе законодательных и директивных актов, правил,
инструкций, т. е. нормативно-правовой базы. Одна из важнейших задач управления лесопользованием —
оптимизация размещения и структуры лесных ресурсов в полном соответствии с физико- и экономикогеографическими
характеристиками
территории
на
основе
выбора
зонально-географических
систем
использования и воспроизводства лесных ресурсов, типов, форм и структур лесного хозяйства и т.п.
Ко второму уровню лесопользования относятся виды деятельности, протекающие непосредственно в
лесу,
которые,
используя
функции
лесных
ресурсов,
извлекают
из
них
продукцию
и
услуги:
лесозаготовительное производство; охотничье хозяйство; заготовка растительного сырья, неточно именуемые
побочным пользованием; заготовка кормов для скота и выпас скота; деятельность транспорта и защита его
путей; рекреация всех видов; научная деятельность и т.д. Эти виды деятельности прямо воздействуют на
состояние и динамику лесных ресурсов, но сила их воздействия, степень вызываемых изменений лесного
покрова различны. Приведенный выше список видов деятельности составлен по степени убывания негативного
воздействия.
Третий уровень лесопользования включает виды деятельности, которые, как правило, непосредственно
в лесу не протекают, прямого физического воздействия на лесные биогеоценозы не оказывают, а влияют на
лесные ресурсы лишь косвенно через требования, выдвигаемые к лесным продуктам и услугам — качеству
древесины для обработки и переработки; лекарственного, технического, пищевого и кормового сырья; прямому
и косвенному лечению с помощью леса; защитным свойствам леса, повышающим эффективность рыбного
хозяйства, растениеводства, обороны, и т.д.
К четвертому уровню лесопользования относятся виды деятельности, использующие лесные
полезности лишь косвенно и так же косвенно влияющие на лес, не предъявляя конкретных прямых требований
к нему.
Лесные ресурсы, управление лесопользованием и лесохозяйственное производство, т. е. подсистемы
базового и первого уровней лесопользования, составляют лесное хозяйство — взаимосвязанную систему
лесных ресурсов и деятельности людей, направленную на охрану, расширенное воспроизводство и
регулирование использования этих ресурсов в соответствии с социальными и экономическими потребностями
общества во всех лесных полезностях.
Подсистемы, базирующиеся исключительно на лесных ресурсах, составляют систему лесной комплекс,
в которую включаются подсистемы базисного и первого уровней, лесозаготовительное производство из второго
уровня, деревообработку и деревопереработку из третьего уровня лесопользования. Прочие виды деятельности
89
второго и третьего уровней лесопользования должны включаться в лесной комплекс лишь в той части, которая
связана с функционированием лесов и при разрушении последних не может быть перебазирована на другие
биологические ресурсы. Таковы добыча соболя как зверя, который не живет вне леса; лечение больных
туберкулезом с помощью насыщенного фитонцидами воздуха сосновых боров; мебельная промышленность
лишь в части производства деревянной и плетеной мебели и др.
В управлении лесопользованием до сих пор учитывают экологические и социальные функции в виде
ограничений,
накладываемых
на
эксплуатационный
режим.
Такой
подход
является
определенным
анахронизмом, оставшимся с тех времен, когда лесопользование рассматривалось исключительно как
пользование древесиной. Управление лесопользованием, как и любое другое управление, должно базироваться
на экономических оценках. Функции промышленно-сырьевого и топливного подклассов оцениваются по
стандартным экономическим методикам. В последние годы предложены методики экономических оценок и
остальных функций (методы суррогатных рынков, вмененных издержек, теневых проектов и т.д.), но все они в
той или иной степени условны, не создают высоконадежной экономической базы принятия управленческих
решений.
Рассматривая лесной комплекс, надо исходить из функциональной взаимосвязи составляющих его
подсистем, а не из сложившейся организационной структуры лесных ведомств.
Регулирование лесопользования, охрана и воспроизводство лесов до мая 2000 г. были возложены на
единую специализированную Федеральную службу лесного хозяйства, финансируемую преимущественно из
федерального бюджета.
Система регулирования лесопользования состоит из:
• государственной собственности на леса;
•
разделения распределения лесных ресурсов от имени государства и их использования
производственными структурами (нередко частными);
• государственного учета лесных ресурсов и контроля лесопользования.
Система управления лесопользованием базируется на принципиальных положениях. Одно из первых —
функциональное разделение территории лесного фонда на три группы лесов. Каждая из групп, в свою очередь,
делится на категории защитности лесов. Наибольший набор категорий (20 в соответствии с Лесным кодексом
Российской Федерации) в I группе самого строгого режима. Сюда относятся водоохранные и защитные полосы
вдоль водоемов, притундровые и почвозащитные леса, зеленые зоны вокруг населенных пунктов, ореховопромысловые зоны, защитные полосы вдоль автомобильных и железных дорог и т.д. В лесах II и III групп
категорий защитности меньше, а режим пользования не такой строгий. Основные промышленные
лесозаготовки проводятся в лесах III группы.
Цели системы управления лесопользованием изменились во времени. Ранее регулировались
преимущественно сырьевые функции лесных ресурсов, прежде всего продуцирование древесины. Сегодня
регулируется весь комплекс функций, среди которых большое значение имеют социальные и экологические. Но
фактически основное внимание по-прежнему сосредоточено на использовании древесины.
Документами, регулирующими лесопользование в условиях РДВ, являются «Правила рубок главного
пользования в лесах Дальнего Востока» и местные законы по лесопользованию. В результате совокупного
действия всех этих мер сегодня допустимый объем и режим промышленных рубок по главному пользованию
регулируют следующие параметры.
• Распределение по группам лесов и категориям защитности. На особо защитных участках лесов I
группы промышленные рубки запрещены. Сюда относятся опушки леса шириной 100 м; берегозащитные
90
полосы по берегам рек, озер и других водоемов шириной 100—300 м; участки леса вокруг истоков рек и речек в
радиусе 100— 300 м; участки леса в радиусе 1 км вокруг оздоровительных и лечебных учреждений, а также
минеральных источников; участки леса с наличием реликтовых и эндемичных пород; полосы леса шириной 200
м вдоль верхней его границы с гольцами и подгольцовыми зарослями кустарников; полосы леса по границе с
тундрой шириной 3-5 км; участки леса на склонах крутизной свыше 30°.
В остальных категориях лесов I группы, а также в лесах II и III групп промышленные рубки разрешены,
но их параметры становятся более жесткими по мере перехода из III группы во II, а затем в I.
•
Расчетная лесосека - объем древесины, который потенциально может быть заготовлен на
определенной территории. В российской практике расчетная лесосека представляет собой сложную норму и
назначается центральными органами лесного хозяйства по согласованию с органами по экологии. Норма
учитывает физико-биологическое состояние лесных ресурсов, социальные и экономические ограничения на
промышленную рубку, экономические возможности их освоения. Расчетная лесосека ориентирована на
рациональное ведение хозяйства и оптимальные способы рубки древесины.
При реально существующих технологиях и оборудовании лесозаготовок, и прежде всего при
сложившемся уровне и технологиях деревообработки и деревопереработки, лесозаготовители РДВ практически
могут взять не более половины (в отдельных случаях — до 70%) объема древесины, разрешенного расчетной
лесосекой. Поэтому наряду с понятием «расчетная лесосека» используется понятие «доступная расчетная
лесосека». Чтобы использовать остальную часть, необходимо применять более интенсивные технологии. Кроме
того, во всех субъектах Федерации РДВ используются только хвойные леса и ценные твердолиственные
породы (ясень и дуб). При этом одни лесные массивы эксплуатируются интенсивно, другие — совсем не
эксплуатируются.
• Запрет рубки отдельных древесных пород. На всей территории РДВ полностью запрещены к рубке 10
древесных пород. Более значим запрет рубки кедра и липы. Рубка деревьев кедра в принципе запрещена на всей
территории РДВ.
• Ограничение минимального диаметра на высоте груди для вырубаемых стволов. В зависимости от
района рубок, древесной породы и способа рубок минимальный диаметр стволов, назначаемых в рубку,
колеблется от 12 до 48 см.
• При выборочных и постепенных рубках в качестве ограничителей действуют полнота древостоя,
интенсивность выборки древесины и период повторяемости рубок.
•
В последние годы выделены крупные массивы лесов в качестве территорий традиционного
природопользования малочисленных народов Севера. В них рубки должны ограничиваться по размеру и
проводиться только с согласия местной общины.
Перечисленные ограничения прямо или косвенно учитываются при вычислении расчетных лесосек и
реализуются при отводе лесосечного фонда. Остальные параметры, регулирующие размеры и размещение
лесосечного фонда (ширина, длина и площадь лесосек, сроки примыкания лесосек и т.п.), не оказывают
влияния на размер рубок и существенны только с точки зрения организации производственного процесса.
Наряду с документами, регулирующими промышленные рубки, действуют правила для сенокошения,
заготовки недревесных продуктов, проведения рубок ухода и т.п.
Существует также система документов, регулирующих охотничье хозяйство и рыболовство,
большинство из которых связано с лесным фондом. Помимо заповедников, входящих в леса I группы,
существует система заказников различных уровней, предназначенных для сохранения тех или иных
растительных или животных видов.
91
Регулятором, обеспечивающим сочетание использования социальных, экологических и сырьевых
функций, должна стать плата за пользование. Однако из-за незначительной относительной величины пока она
не выполняет эту роль.
В рыночных условиях администрации субъектов Федерации стали строже следить за использованием
природных ресурсов. На всей территории региона действуют местные нормативно-правовые акты,
регулирующие использование лесных ресурсов. Они определяют условия и стоимость эксплуатации лесов в
различных целях, что в какой-то мере делает их использование более рациональным. Однако применение этих
документов не всегда приносит ожидаемый результат. Нарушения в лесопользовании имеются, и нередко весьма серьезные.
Система регулирования лесопользования многие годы непрерывно совершенствовалась. К сожалению,
сегодня она работает неэффективно. Бесконтрольное использование лесных ресурсов достигло высокого
уровня, что явилось в значительной степени результатом частого реформирования системы управления
лесными ресурсами. Все это резко ухудшает контроль за состоянием и использованием лесов. Выявление и
пресечение лесонарушений становится менее эффективным. В то же время с 1988 г. постоянно сокращается
финансирование мероприятий по сохранению и восстановлению лесов.
Тяжелое положение сложилось с охраной лесов от пожаров, которая в значительной степени зависит от
аренды летательных аппаратов. Цены на эту аренду возросли многократно, это привело к резкому сокращению
авиаохраны, росту ущерба от пожаров. Это приводит к угрожающим для состояния лесного фонда потерям и
заставляет задуматься о возможности лесного комплекса в будущем выполнять роль катализатора
регионального развития. В то же время ценность лесных ресурсов и получаемых из них продуктов в странах
Тихого океана непрерывно растет.
92
Природно-техногенные комплексы и
технология рационального природопользования
Лекция-14. Геоэкологический мониторинг как средство регулирования состояния геосистем
После реализации проектного решения важной задачей природопользования становится поддержание
заданного режима функционирования природно-технической системы в целях получения запланированного
эффекта. Однако этот эффект нередко снижается из-за негативных проявлений в ландшафте, ухудшающих
условия использования природных ресурсов, а в ряде случаев и среду обитания человека. Эффективность
некоторых природно-антропогенных объектов (например, мелиоративных систем) оказывается недостаточной
из-за просчетов в планировании и проектировании или снижается со временем. В данной ситуации возникает
необходимость в регулярных наблюдениях и контроле за состоянием природно-технических систем, т.е. в
организации специальной службы геоэкологического мониторинга.
Геоэкологический мониторинг — это деятельность по регулярному слежению и контролю за
экологическим состоянием и антропогенным изменением территориальных и аквальных систем в целях их
оценки и прогноза, а также управления данным состоянием. Он необходим для определения последствий
антропогенного воздействия, влияющих на качество окружающей среды в условиях конкретной территории, и
их оценки с позиции жизнеобеспечения человека. Такая оценка позволяет своевременно и оперативно
предупредить негативные последствия техногенного вмешательства, выявить возможные «конфликтные»
ситуации и вовремя принять меры по их нейтрализации или смягчению.
Объектами геоэкологического мониторинга выступают компоненты природы и геосистемы разных
иерархических уровней:
- природные, находящиеся в естественном режиме (например, заповедные),
природно-антропогенные
-
(например,
сельскохозяйственные),
антропогенные
(прежде
всего
городские).
Организация наблюдений и контроля за состоянием наземных и аквальных комплексов и их
компонентов особенно актуальна для территорий, которые испытывают высокие техногенные нагрузки. В связи
с
этим
выделяют
мониторинг
промышленных,
транспортных,
городских,
сельскохозяйственных,
мелиоративных и других функциональных типов геосистем.
В процессе геоэкологического мониторинга должны отслеживаться и фиксироваться показатели,
характеризующие:
а) состояние и антропогенные изменения природной составляющей геотехнических систем;
б) результаты хозяйственной деятельности и антропогенное воздействие на природу (источники
загрязнения, величины нагрузок на природные комплексы и др.);
в) качество окружающей среды и состояние здоровья населения.
Для получения этой информации целесообразно использовать как уже сложившиеся подходы к
мониторингу — наблюдения за состоянием отдельных природных сред (атмосферный воздух, поверхностные и
подземные воды, почва, биота, литосфера), так и слежение за состоянием гео- и экосистем в целом, т. е.
геоэкосистемный
(ландшафтно-экологический)
мониторинг.
Отсюда
следует,
что
наиболее
полное
представление о состоянии окружающей среды на всех иерархических уровнях (от локального до глобального)
можно получить лишь на основе организации комплексного геоэкологического мониторинга.
Основной принцип его организации — учет всех или большинства компонентов и элементов
природной среды и взаимосвязей между ними, признание территориальных и аквальных систем в качестве
необходимых объектов наблюдений. Комплексный геоэкологический мониторинга включает:
- Мониторинг атмосферы;
93
- Мониторинг вод суши;
- Мониторинг вод океана;
- Мониторинг биоты;
- Мониторинг литосферы;
- Мониторинг почв
Мониторинг начинается с регулярных наблюдений, т.е. сбора и периодической фиксации исходных
данных, характеризующих состояние изучаемых объектов. Обработка и анализ этих данных позволяют оценить
сложившуюся экологическую ситуацию, дать прогноз и оценку ее возможных изменений, обосновать
мероприятия по ликвидации или смягчению отрицательных последствий природопользования. В итоге
накопленная информация используется для разработки стратегии оптимальных взаимоотношений человека и
природы. Деятельность по мониторингу окружающей среды можно представить в виде следующего общего
алгоритма:
- наблюдение (фиксация)
- контроль (определение отклонений от фоновых или нормативных показателей)
- оценка исходного состояния природной среды
- прогноз ее возможных изменений
- оценка прогнозируемого состояния среды
- разработка рекомендаций по ликвидации или смягчению негативных последствий.
Подобный алгоритм действий характерен для любого вида мониторинга.
Как видно, в процессе мониторинга решается важная конструктивная задача, связанная с обеспечением
экологической безопасности деятельности людей. На его заключительном этапе разрабатываются меры по
оптимизации взаимоотношений общества и природы, которые необходимы для управления состоянием
окружающей среды. Правда, управление изменениями среды, например, с помощью постройки очистных
сооружений или снижения техногенной нагрузки не входит в функцию службы мониторинга. Это забота
организаций,
уполномоченных принимать и реализовывать соответствующие решения (руководство
предприятия или администрации города). Однако весь смысл слежения и контроля за состоянием окружающей
среды заключается в научной подготовке таких мер, которые позволяют избежать негативных последствий для
жизнедеятельности людей и развития производства.
В результате функционирования геоэкологического мониторинга формируется информационная
основа, необходимая для управления природно-антропогенными процессами и разработки мероприятий,
позволяющих ослабить вредные последствия преобразования окружающей природной среды.
Получение регулярной информации, которая характеризует взаимодействие природных, технических и
социальных компонентов и элементов, представляет собой сложную задачу. Для ее решения используется
большой комплекс методов исследований, которые делятся на две большие группы — наземные (контактные) и
дистанционные (аэрокосмические).
Для наземного слежения организуют стационары — постоянные участки (площадки) и профили,
заложенные в типичных эколого-географических и социально-экономических условиях территории с учетом
направления, степени и масштабов изменения ландшафтов. Для получения мониторинговой информации
используют ландшафтно-экологические описания точек и профилей, геоэкологическое крупномасштабное
картографирование, геохимические (с отбором образцов воздуха, вод, почв, биоты на анализы) методы,
геофизические и индикационные методы наблюдений. В процессе наблюдений особое внимание обращают на
те
компоненты
и
элементы
ландшафтов,
которые
отличаются
наибольшей
чувствительностью,
94
информативностью и индикационной способностью к техногенному воздействию. Состав и периодичность
наблюдений должны быть рассчитаны на выявление динамических показателей изменения геосистем под
действием как антропогенных, так и естественных факторов.
Наземные наблюдения необходимо дополнять дистанционным (аэрокосмическим) слежением за
состоянием геосистем. Широко используют такие методы, как фотографирование, телевизионная съемка,
спектрометрическая и инфракрасная индикация и др. Их использование позволяет оперативно выявлять очаги и
характер нарушений природных комплексов, составлять прогнозы последствий хозяйственной деятельности
человека.
Программа геоэкологического мониторинга как одного из средств регулирования состоянием
природно-технических систем в значительной степени определяется типом этих систем. Так, в условиях
осушительно-увлажнительных объектов ведут теплобалансовые и воднобалансовые наблюдения, наблюдения
за уровнем почвенно-грунтовых вод, влажностью и аэрацией почв, делают снегомерную съемку, полный
агрохимический анализ почв, гидрохимический анализ поверхностных, почвенно-грунтовых и дренажных вод.
Ежегодно проводят геоботаническое описание специально выбранных площадок, определяют продуктивность
фитоценозов, наблюдают за балансом органического вещества и гумуса в почвах. Особое внимание отводится
изучению поступления минеральных и органических веществ извне (с удобрениями, пестицидами,
паводковыми водами и др.), выносу их через сток и отчуждению с урожаем сельскохозяйственных культур и
т.д.
Информация о состоянии ландшафтов, полученная в результате мониторинговых наблюдений,
поступает в блок управления природно-технической системы. Там она перерабатывается в сигналы,
направляющие работу технических устройств, а через них и ход природных и природно-антропогенных
процессов. Геосистема изменяет свое поведение, если какой-нибудь природный параметр (например, влажность
почв в мелиорированных ландшафтах) существенно отклоняется от заданного режима. В этом случае
регулирование осуществляется обычно с помощью жестких рычагов управления (поднятие затворов в шлюзах,
включение дождевальных установок и т.п.).
ОСОБЕННОСТИ
ОПЕРАТИВНОГО
УПРАВЛЕНИЯ
ГЕОСИСТЕМАМИ
РАЗНОГО
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Эффективность природопользования тесно связана с управлением процессами, происходящими в
геосистемах. Управление подразумевает контроль за состоянием используемых ландшафтов (природнотехнических систем), регулирование и поддержание оптимального режима их функционирования как с помощью технических и технологических воздействий, так и частично с помощью процессов саморазвития. Однако
набор конкретных мероприятий по регулированию разных типов геосистем неодинаков.
Управление промышленными геосистемами
К промышленным геосистемам относят различные технические объекты промышленного назначения в
совокупности с окружающей их природной средой, на которую эти объекты существенно влияют. Ими могут
быть отдельные промышленные предприятия (например, рудники, фабрики по первичной обработке сырья,
химические заводы, электростанции и др.) или сложные производственные комплексы (например,
горнометаллургические и горнохимические комбинаты, лесопромышленные комплексы и др.). Воздействие
промышленных объектов на природные системы выражается в загрязнении воздуха, почв, в отчуждении
земель, уничтожении растительности, нарушении пространственной структуры ландшафтов и т.д.
95
Управление промышленными геосистемами представляет собой сложную задачу. В каждом
конкретном случае в зависимости |от типа предприятия и состояния природной среды оно осуществляется
разными путями.
В первую очередь следует выделить мероприятия, нуждающиеся в производственно-технологической
перестройке, для чего необходимы:
а) внедрение новых ресурсе- и средосберегающих технологий и методов производства;
б) применение более совершенных способов очистки и улавливания отходов производства и их
утилизации;
в) комбинирование производств на базе комплексного использования сырья и полуфабрикатов.
При высокой территориальной концентрации промышленных предприятий и неблагоприятных
природно-экологических условиях (например, в случае дефицита водных ресурсов) один из путей
регулирования
состояния
геосистем
—
территориальное
рассредоточение
некоторых
производств,
проектирование и размещение промышленных объектов в других более благоприятных условиях. Особое
значение приобретает установление (или расширение) санитарно-защитных зон, размеры которых должны
соответствовать перспективной мощности предприятий, виду, количеству и дальности распространения
выбросов. В районах размещения горнодобывающей промышленности (особенно открытой добычи руд, угля,
торфа, строительных материалов и других полезных ископаемых) необходимы мероприятия по рекультивации
нарушенных природных комплексов.
В системе управления промышленными геосистемами большая роль принадлежит геоэкологическому
мониторингу состояния окружающей среды. Для оценки качества среды должны использоваться как санитарногигиенические, так и экологические нормативы чистоты воздуха, воды и почв, ограничивающие негативное.
Критические уровни загрязнения воздуха для растительности наземных экосистем
Экологические ситуации
Показатель, мкг/м3
Время воздействия
удовлетворительная кризисная
катастрофическая
Диоксид серы
<20
100-200
>200
Среднегодовое
Диоксид азота
<30
200-300
>300
Среднегодовое
Фтористый водород
<3
10-20
>20
Долговременное
Критерии оценки степени химического загрязнения поверхностных вод
1
Критерии оценки
Экологические ситуации
удовлетворительная
Химические вещества, ПДК:
I — II классы опасности
III — IV классы опасности
ПХ310:
I— II классы опасности
III — IV классы опасности
Химическое потребление кислорода
— ХПК (относительно фона), мг
О2/л
Растворенный
насыщения
кислород,
кризисная
катастрофическая
1
1
5-10
50-100
>10
>100
1
10
35-80
до 500
>80
>500
<10
10-20
20-30
>80
20-50
10-20
%
96
БПК5
1
10-100
>100
Нитриты, ПДК
<1
5-10
>10
Нитраты, ПДК
<1
10-20
>20
Минерализация
<1
2-3
>3
Наряду
с
компонентными
нормативами
все
чаще
применяются
комплексные
показатели,
характеризующие состояние геосистемы в целом (продуктивность биогеоценозов, баланс вещества и энергии,
способность к самоочищению и др.). Использование показателей, лимитирующих влияние различных
источников загрязнения, позволяет регулировать качество окружающей природной среды путем воздействия
как на технические средства, так и на технологические процессы производства.
Особенности управления транспортными геосистемами
Геосистемы транспортного назначения (автомобильные железнодорожные, трубопроводные и др.)
включают созданные человеком коммуникации и прилегающие к ним измененные природные комплексы. Они
имеют преимущественно линейный характер распространения и соответственно воздействия их технических
элементов на природную среду. Следует различать воздействие на природу стационарных инженерных
сооружений, транспортных средств и транспортируемых грузов, мероприятий по ремонту и содержанию дорог.
Влияние эксплуатации объектов транспортной инфраструктуры на окружающую природную среду возрастает
по мере увеличения интенсивности их использования.
Следует отметить факторы, затрудняющие управление транспортными геосистемами:
а) расчленение коммуникациями природно-территориальных комплексов, ведущее к нарушению сложившихся связей между их структурными элементами;
б) низкие показатели экологической безопасности транспортных средств (особенно автомобилей) на
малых территориях;
в) трудность локализации неблагоприятных последствий воздействия транспорта (прежде всего
загрязнения) на природную среду;
г) отставание темпов развития дорожной сети от темпов автомобилизации.
Состояние транспортных геосистем регулируется путем воздействия человека как на технические, так
и на природные составляющие этих систем. Оно выражается в поддержании на должном техническом уровне
полотна и проезжей части магистралей, защите их от естественных разрушительных процессов (водная эрозия,
оползни и др.), а также движущихся по дороге транспортных средств. К сфере управления относятся
мероприятия по борьбе с неблагоприятными погодными условиями (уборка снега с проезжей части,
противодействие гололеду и др.), благоустройству придорожной полосы, уходу за лесными насаждениями.
Важное значение имеют природоохранные мероприятия — защита от загрязнения воздуха,
поверхностных и грунтовых вод, охрана животного населения, борьба с шумом в населенных пунктах.
Все работы по поддержанию, ремонту или реконструкции полотна дорог должны проводиться
осмотрительно, с тем чтобы не нарушить естественный дренаж территории, не повредить придорожные
посадки, не нанести ущерба другим компонентам природы. Необходимо содержать в порядке водопропускные
сооружения Дорог, особенно трубы небольшого диаметра. Несвоевременная очистка труб от наносов нередко
ведет к нарушению гидрологического режима придорожных ландшафтов, что может привести к подтоплению и
заболачиванию территории, гибели лесных насаждении, другим нежелательным последствиям.
В связи с этим возникает вопрос об организации службы экологического мониторинга на наиболее
крупных железных ц шоссейных дорогах, трубопроводах, каналах и других коммуникациях. Однако
97
применительно к транспортным геосистемам данный вопрос разработан еще недостаточно и во многих случаях
регулярное слежение и контроль за состоянием подобных объектов отсутствуют.
Управление сельскохозяйственными геосистемами
Сельскохозяйственные геосистемы — это сложные природно-антропогенные комплексы, в которых
поля, луга, леса и другие элементы ландшафта образуют природную подсистему, а совокупность машин и
различных инженерных сооружений составляет техническую подсистему. Человек (администрация и персонал
хозяйства) выполняет функции блока управления. Важные особенности сельскохозяйственных геосистем — их
иерархичность и повсеместность распространения.
Иерархию этих комплексов можно представить в следующем виде:
- сельскохозяйственное угодье
- сельскохозяйственный участок
- сельскохозяйственное предприятие
- сельскохозяйственный район
- крупный сельскохозяйственный регион
- страна в целом.
Широкое распространение описываемых геосистем делает их одним из важнейших элементов
современной ландшафтной структуры крупных территорий суши и биосферы. Сущность управления
сельскохозяйственными геосистемами состоит в установлении и поддержании оптимального режима их
функционирования. Конкретно это выражается в применении наиболее эффективной (для данных физикогеографических условий) системы севооборотов, разумном использовании техники и удобрений, соблюдении
допустимой нагрузки на сельскохозяйственные угодья, выборе оптимальных норм и способов осушения и
орошения, правильном проведении культуртехнических мероприятий и других приемов сельскохозяйственного
производства. Управление включает меры по предотвращению или ограничению негативных природноантропогенных процессов (эрозии, вторичного засоления и заболачивания и др.), по предупреждению
загрязнения биогеоценозов удобрениями, пестицидами и нефтепродуктами, по формированию оптимальной
структуры
сельскохозяйственных
угодий.
Наконец,
важным
элементом
управления
выступает
геоэкологический мониторинг, который включает наблюдение и контроль за состоянием плодородия почв,
биологической продуктивностью и степенью загрязнения сельскохозяйственных ландшафтов. Особое значение
в составе мониторинга имеет выявление и оценка экологического состояния земельных угодий. В табл. 17
представлены критерии состояния сельскохозяйственных земель применительно к выделению критической,
кризисной и катастрофической ситуаций.
Критерии оценки экологического состояния сельскохозяйственных земель
Экологические ситуации
Критерии оценки
удовлетворит критическа кризисная
ельная
я
катастрофиче
ская
>90
Площадь деградированных земель, % от общей
площади сельхозугодий
Содержание гумуса в почвах, % от исходного
70-90
30-70
<30
Содержание химических загрязнителей в почве, <1
ПДК
1-3
3-10
>10
Содержание пестицидов в почве, ПДК
0,5-1,0
1-3
>5
<0,6
98
Содержание легкорастворимых солей в почве, % <0,6
по массе
0,6-1,0
1-3
>3
Содержание токсичных солей в почве, % по массе
<0,3
0,3-0,4
0,4-0,6
>0,6
Увеличение плотности почв по сравнению с фоном <1,1
1,1-1,3
1,3-1,4
>1,4
Фитотоксичность
почвы
(снижение
числа <1,1
проростков), кратность по сравнению с фоном
1,1-1,4
1,4-2,0
>2,0
Биомасса почвенной мезофауны, % от нормальной >90
60-80
30-50
<20
Продуктивность пастбищной растительности, % от >90
потенциальной
60-70
10-30
<5
Разработаны различные модели организации управления состоянием геосистем сельскохозяйственного
назначения. Примером может служить модель управляющей подсистемы, в которой допускается возможность
самостоятельного функционирования сельскохозяйственных комплексов на любом иерархическом уровне. Это
означает, что на каждом иерархическом уровне вплоть до нижнего (отдельное угодье) существует возможность
оперативного изменения режима функционирования геосистемы в зависимости от пространственной и
временной неоднородности природных процессов. Так, бригада в пределах конкретного поля может сама
решать, в каком направлении проводить пахоту, когда и где начинать и заканчивать сев, как вносить удобрения
и т.д. Соответственно на каждом уровне иерархичности предусматривается свой комплекс мероприятий по
функционированию,
профилактике
и
формированию
геосистем,
который
может
осуществляться
самостоятельно. В последние 15 — 20 лет большое внимание уделяется вопросам автоматизированного
контроля за состоянием сельскохозяйственных комплексов и их отдельных компонентов. Это в первую очередь
относится к гидромелиоративным (осушительно-увлажнительным и оросительным) геосистемам. В настоящее
время уже созданы и функционируют информационно-советующие и информационно-регулирующие системы,
которые постоянно контролируют распределение воды по сети каналов, регулируют нормы и сроки поливов и
другие операции.
Управление лесохозяйственными геосистемами
К лесохозяйственным геосистемам относят природно-антропогенные комплексы, функциональное
назначение которых состоит в рациональном использовании лесных ресурсов, их воспроизводстве и охране.
Эти комплексы можно разделить на две группы.
Первая группа
геосистем
охватывает так называемые
эксплуатационные
леса,
в которых
заготавливаются древесина и другая лесная продукция. Главная задача рационального природопользования и
управления такими комплексами заключается в переходе от сплошных к выборочным рубкам леса, в строгом
соблюдении правил лесовосстановления на вырубленных участках, в уходе за посадками.
Ко второй группе лесохозяйственных геосистем относят комплексы, главное назначение которых
сводится к обеспечению использования лесов в целях рекреации, здравоохранения и заповедного дела, а также
выполнения лесами средообразующей и природоохранной функций. В этой группе можно выделить
лесохозяйственные комплексы рекреационного назначения, охватывающие зеленые зоны вокруг городов и
поселков, лесопарки и курортные леса, а также водоохранные леса по берегам рек, озер и водохранилищ.
Рассмотрим регулирование таких геосистем подробнее.
99
Одна из главных задач управления геосистемами второй группы — обеспечение устойчивости лесных
биогеоценозов в связи с воздействием рекреационной и других видов нагрузок. Ее решение возможно на основе
зонирования территории по интенсивности посещения рекреантами. Для каждой природной зоны и подзоны,
региона, конкретных типов леса должна определяться допустимая величина нагрузки. Так, в подмосковных
лесах допустимая нагрузка для ельников-кисличников составляет 12 чел/ч на 1 га, для ельников-черничников и
сосняков черничниково-зеленомошников на песчаных почвах — 8 чѐл/ч на 1 га, для дубрав — 20 чел/ч на 1 га и
т.п.
Управлять количеством посетителей в расчете на единицу площади лесных ландшафтов можно
разными путями. Среди них — установка на местности указателей, позволяющих направлять потоки
отдыхающих в определенные, хорошо оборудованные места (на берега рек и озер, поляны, опушки и т.д.),
создание рациональной дорожно-тропиночной сети, локализующей передвижение посетителей, устройство
специальных площадок для отдыха и игр, для установки личных палаток и т.п.
Важное значение имеет поддержание оптимальной пространственной структуры ландшафтов. В связи с
этим возникает вопрос о характере допустимых перестроек исходных лесных комплексов. Опыт показал, что
перестройка возможна (а в ряде случаев и целесообразна), особенно в условиях однообразных биогеоценозов.
Однако она должна проводиться так, чтобы, с одной стороны, сохранить многие положительные свойства
исходных ландшафтов, а с другой — обогатить их новыми ценными качествами для большинства отдыхающих.
Хорошие результаты могут дать мероприятия по созданию куртинно-полянных комплексов — плотных групп
деревьев и кустарников, которые чередуются с олуговелыми полянами. Куртины, отделяющие друг от друга
поляны и прогалины, играют роль кулис, создающих значительную изоляцию и хорошо поглощающих шумы.
Здесь не бывает сильных ветров, а в знойные дни благодаря лесным элементам куртин достаточно тени.
Применение выборочных рубок дает возможность внести определенное разнообразие в лесные
ландшафты. Оно позволяет прокладывать лесные «коридоры» между отдельными, представляющими интерес
ландшафтными образованиями, раскрывать виды на живописные элементы местности, исторические и
культурные достопримечательности, способствует более быстрому росту деревьев первого и второго ярусов. В
ряде случаев целесообразно введение в состав насаждений декоративных форм растений, а также
преобразование
естественных
ландшафтов
в
лесопарки,
что
позволит
эффективнее
использовать
рекреационный и средообразующий потенциал этих природных комплексов.
100