Системный подход к проблеме повышения устойчивости склоновых земель

№43-1,

Технические науки

В работе с позиций системного подхода показано, что для создания высокоэффективной и устойчивой системы склоновых земель необходимо поддерживать максимальное возможное многообразие биогеоценозов, создавая оптимальный ландшафт. Показано, что для повышения устойчивого производства сельскохозяйственных культур на склонах необходим тщательный учет характеристик склонов, объективная оценка складывающихся почвенно-климатических условий, реальных хозяйственно-экономических возможностей производственных единиц.

Похожие материалы

Склоновые земли представляют собой чрезвычайно сложную систему, в которой биотический круговорот совершается в определенном режиме. Данный режим складывается на основе высокого видового разнообразия организмов, каждому из которых присущи специфические взаимоотношения со средой и своя роль в трансформации энергии и переносе веществ [1-11].

На склоне вид растений и животных представляет собой своего рода маленькую лабораторию с характерным для нее ходом обмена веществ и, следовательно, неповторимой другими видами ролью в функционировании данной экосистемы. Не последнюю, а может быть, и главную роль в этой системе играет человек [12], который в процессе своей деятельности оказывает влияние как на составляющие биоценоза, так и на составляющие экотопа. Кроме того, составляющие биоценоза и экотопа могут влиять друг на друга и без участия человека (дождь, снег, град, ветер, разложение и т.д.).

Анализ [13] показал, что для создания высокоэффективной и устойчивой системы склоновых земель необходимо поддерживать максимальное возможное многообразие биогеоценозов, создавая оптимальный ландшафт. Здесь следует отметить, что в принципе любая система земледелия должна учитывать роль живых организмов, возможности обогащения почвы полезными животными - почвообразователями.

Наибольшая угроза устойчивости склоновых земель в виду своей специфичности исходит от эрозионных процессов. Анализ составляющих рассматриваемой системы показал, что ее стабильность определяется населяющими ее животными, микробами и растительностью, состоянием почвы, а также климатическими условиями местности.

Следует отметить, что необходимость восстановления на склоновых землях природной модели почвообразования и использования при этом для защиты почв растительных остатков (мульчи) и покровов доказана уже сравнительно давно [14]. Данная идея получила свое дальнейшее развитие в США, Канаде и других странах.

Важным фактором смыва почвы со склона, ухудшения качества и плодородия почвы, снижения продуктивности склоновых сельскохозяйственных земель является распыление почвы машинно-тракторными агрегатами. Увеличение доли пыли в структуре почвы способствует существенному снижению ее противоэрозионной стойкости.

Анализируя проблемы снижения эрозионных процессов на склоновых земелях в контексте экологизации сельскохозяйственного производства и решая эти проблемы применительно к почвенно-климатическим условиям конкретного региона, подбирая и разрабатывая комплекс машин и рабочих органов, позволяющих осуществлять уход за склоновыми землями с наименьшим ущербом для них, можно предотвратить значительные потери гумуса, сохранить структуру и, в конечном счете, получать стабильно высокие урожаи сельскохозяйственных культур.

Одним из путей решения проблем снижения эрозионных процессов на склоновых землях и повышения плодородия почв является разработка агрофизических и агрометеорологических основ управления микроклиматом склона. Изучению микроклимата горных склонов посвящено большое число работ [15-17].

Содержащаяся в этих работах информация дает возможность наметить основные черты концептуальной модели теплового и водного режима почвы на склонах с учетом его крутизны, ориентации относительно стран света и влияния почвозащитных приемов обработки почвы.

Склон является биологическим объектом управления с включенными в экосистему антропогенными воздействиями на нее. Эта система является сложнейшим объектом для управления, так как она находится в непрерывной изменчивости. Экстремальные пределы этой изменчивости являются границами биологического функционирования и самого существования данной системы. В то же время в определенном диапазоне изменения условий среды обитания данная биологическая система адаптируется к этим изменениям, т.е. в этом случае рассматриваемая система постоянно как бы колеблется около основного тренда своего генетического развития.

Таким образом, для активного управляющего воздействия на данную систему, на которое она может отозваться изменением плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур, остается ограниченная область изменения параметров среды обитания.

Склон является элементом общественного производства. При всем многообразии условий, в которых он функционирует, общественной целью является получение продукции при различных ограничениях. Рационально управляя этой системой, можно решить двуединую задачу - получить необходимое количество продукции и, как минимум, сохранить потенциальную продуктивность самого склона.

Целесообразно, на наш взгляд, подходить к разработке проблемы управления микроклиматом склоновых земель с общих позиций теории управления. Следует отметить, что всякая система управления имеет три основных блока [18]: блок получения и хранения информации, блок принятия решения по управлению объектом и блок исправления решений.

Основными факторами и этапами принятия решения на управление всякой системой являются:

  • прогноз (прогнозирование);
  • план (планирование);
  • программа (программирование);
  • стимул (стимулирование).

Использование приведенных выше факторов при выработке решения возможно именно в указанной последовательности.

Под прогнозом понимается количественное описание направления и параметров возможного развития системы склоновых земель на основе анализа внутренних и внешних движущих сил самой системы и хозяйственно-экономического механизма конкретной производственной единицы, оценки структуры и других факторов вероятностного поведения системы и складывающихся хозяйственных и прогнозных условий в течение анализируемого периода, а также описание возможных хозяйственных и экологических последствий такого развития. В ходе прогноза определяются конечные цели и задачи управления урожайностью сельскохозяйственных культур, воспроизводством почвенного плодородия, сохранением склоновых земель, хозяйственно-экономическими показателями.

Программирование в общем процессе управления формируется как установление порядка целенаправленного вмешательства в поведение системы склоновых земель для обеспечения с определенной степенью вероятности достижения прогнозируемого развития системы и планируемых целей.

Прежде чем приступить к описанию "прогнозных" моделей, т.е. моделей, на основе которых создается алгоритмическое обеспечение прогноза, нам представляется целесообразным остановиться на уровнях принятия решений. Известны три таких уровня [18].

Первый уровень относится к принятию и реализации решений, связанных с осуществлением мелиорации земель и развитием систем земледелия. Именно на этом уровне управления системой склоновых земель указывается, например, долговременный фундамент повышения плодородия почвы, а, следовательно, и повышение уровня потенциальной продуктивности склоновых земель.

Второй уровень относится к разработке и реализации мероприятий, проводимых перед новым сельскохозяйственным годом и обеспечивающих с определенной вероятностью получение прогнозируемой урожайности сельскохозяйственных культур на склонах.

Третий уровень управления - принятие и осуществление решений в процессе ухода за почвой на склонах и сельскохозяйственными культурами. Управление на этом уровне призвано обеспечить получение прогнозируемого урожая при реально сложившихся погодных условиях и экономически оправданном использовании имеющихся ресурсов.

Повсеместное введение в практику сельскохозяйственного производства зональных научно обоснованных систем земледелия при их реализации вызывает необходимость конкретизации систем земледелия до локальных агроэкосистем. Поэтому очевидно, что для принятия решений на управление системой склоновых земель необходим тщательный учет характеристик склонов, объективная оценка складывающихся агрофизических (почвенных), агрометеорологических (погодных) условий и реальных хозяйственно-экономических возможностей сельскохозяйственной производственной единицы (хозяйства, бригады), возделывающей сельскохозяйственные культуры на склонах.

Список литературы

  1. Шекихачева Л.З. Основные направления защиты окружающей среды / Материалы юбилейной конференции, посвященной 20-летию КБГСХА.- Нальчик, 2001.- С. 112-114.
  2. Шекихачева Л.З. Террасирование – эффективный способ борьбы с водной эрозией и освоения горных склонов / NovaInfo.Ru.- 2016.- Т. 2.- № 42.- С. 47-49.
  3. Апхудов Т.М., Шекихачева Л.З. Анализ факторов, лимитирующих применение ручных инструментов в садах / В сборнике: Современные концепции развития науки // Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Сукиасян Асатур Альбертович.- 2016.- С. 8-9.
  4. Шекихачева Л.З., Каширгов Р.А., Шидов А.З. Влияние снегозадержания на температурный режим почвы террасированных склонов / В сборнике: Теоретические и практические аспекты развития научной мысли в современном мире // Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Сукиасян Асатур Альбертович.- 2015.- С. 107-109.
  5. Шекихачев Ю.А., Пазова Т.Х., Шекихачева Л.З. Моделирование процесса водной эрозии на склоновых землях кабардино-балкарской республики / Наука и Мир.- 2014.- Т. 1.- № 2 (6).- С. 193-194.
  6. Шекихачев Ю.А., Пазова Т.Х., Шекихачева Л.З. Расчет минимальной скорости склонового стока / Наука и Мир. 2014. Т. 1. № 3 (7). С. 219-222.
  7. Шекихачев Ю.А., Шомахов Л.А., Шекихачева Л.З. Математическое моделирование процесса падения дождевой капли и ее воздействия на поверхностный слой почвы / Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2000. № 1. С. 77.
  8. Шекихачев Ю.А., Шекихачева Л.З. Новый способ борьбы с эрозией почв на террасированных склонах / Сборник научных трудов Ставропольской ГСХА «Повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники».- Ставрополь, 2000.- С. 36-37.
  9. Шекихачев Ю.А. Математическое моделирование эрозионных процессов в горном садоводстве / Тезисы докладов II региональной конференции молодых ученых.- Нальчик: КБНЦ РАН, 2001.- С. 35-37.
  10. Шекихачев Ю.А. Математическое моделирование процесса падения дождевой капли / Материалы Юбилейной внутривузовской конференции, посвященной 20-летию КБГСХА.- Нальчик, 2001.- С. 82-84.
  11. Шекихачева Л.З. К вопросу обоснования влагоресрусосберегающей технологии обработки почвы в Кабардино-Балкарской Республике / Материалы международной научно-практической конференции «Новации в горном и предгорном садоводстве», посвященной 80-летию со дня рождения А.К. Каирова (22-23 июня 2011 г.).- Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2011.- С. 304-307.
  12. Шомахов Л.А., Шекихачев Ю.А., Балкаров Р.А. Машины по уходу за почвой в садах на горных склонах / Садоводство и виноградарство.- 1999.- № 1.- С. 7.
  13. Шекихачев Ю.А., Тенгизов А.Х. Исследование влияния агрометеорологических факторов на развитие водной эрозии почв / Тезисы докладов региональной научно-практической конференции Юга России «Производственный потенциал АПК и его использование в условиях рынка».- Владикавказ, 2000.- С. 85-86.
  14. Рябов Е.К., Орлов В.В. Эффективные способы защиты почв от эрозии // Земледелие.- 1981.- №2.- С. 32-33.
  15. Вишнякова Н.М. Микроклимат и урожай при мульчировании почвы пленкой.- Л.: Гидрометеоиздат, 1974.- 79 с.
  16. Куртенер Д.А., Усков И.Б. Управление микроклиматом сельскохозяйственных полей.- Л.: Гидрометеоиздат, 1988.- 264 с.
  17. Романова Е.Н., Мосолова Г.И., Береснева И.А. Микроклиматология и ее значение для сельского хозяйства.- Л.: Гидрометеоиздат, 1983.- 245 с.
  18. Нерпин С.В., Полуэктов Р.А., Усков И.Б. Программирование урожаев как основа системного подхода к управлению продуктивностью агроэкосистем // Моделирование и управление процессами в агроэкосистемах.- Л.: Гидрометеоиздат, 1984.- С. 317.