Введение к работе
Актуальность проблемы. Оптимизация взаимодействия природы я общества предполагает отологически обоснованную социально -хозяйственную деятельноегь населения в определенных физико-географических условиях конкретной территории. Важнейшим!» ландшафтообразующи: зі компонентами природной среды являются ее почвешю—растительные и водно -тепловые условия и {»есурсы.
Сельскохозяйственные ландшафты (агроландшафты) г «ш территорий характеризуются вершкальной поясностью, сложностью к разнообразием природіодх комплексов, определяемыми изменчивостью естественной увлажненности и притока тепла в зависимости от высоты расположения местности над уровнем моря, что вызывает необходимость как дифференцированного, так и комплексного учета гидрофито -метеорологических элементов, определяющих агроклиматические ресурсы заданных районов.
В аридных регионах ведущими факторами, обусловливающим!! гидротермическое п фитофенологическое состояние сельскохозяйственных лдидшафтсп, являются суммарна** радиация, радиационный баланс температура и влажность воздуха, атмосферные осадки, почвенные влагозапасы, суммарное испарение, величина подпитывания слоя почвы от ірутзтовьас вод, при пх близком залегании, фазы развития и другие фптоценотические параметры растительности.
Процесс экологизации анропогенного воздействия на природно —
техногенные ландшафты, особенно в аридных регионах, требу ег
получения информации о сложившихся и ожидаемых значениях
указанных факторов. В частности, оценочные п измеренные аеличнкы
агроклиматических ресурсов агроллндгпафтов, полученные по
региональным методикам, необходимы для обоснования, планирования и
проектирования: техногенных нагрузок на природные ландшафта
водосберегающпх технологий па сельскохозяйсгвенных угодьях;
агрогадрофитомелиораций в экологически неблагоприятных ' районах;
мероприятий по защите фитоцепозоз от болезней и вредителей па
основе определеня.*? темпов вегетзроваппя п нахопленпя фптомассн
растительности п других целей. і
Прп подготовке различной планово— прогнозной, нормативно -технической, инструктивно—руководящей документация, регла — кеятпрующей степень воздействия социально г-зясномлческпх объектов
и мероприятий на природно - техногенную среду. требуется соответствующее научное и методологическо*" обесп чешіе, содержаще" оценочно--расчетные методы и показатели.
Однако, несмотря на особую актуальность и большую практическую значимость, до настоящего момента для аридных регионов остается насущной проблема разработки научных основ по формированию универсализирг-чанной методологии досгаточно надежно, заблаговременно, достоверно и комплексно учитывающей региональные географические особеъпости процессов формирования и прострінствс:гно - временного распределения растительных и водно — тепловых коміїонеіпов природпо—хозяйственных комплексов.
Обозначенная проблема решается путем подготовки концепций и принципов созд&шш системы, которая включает специальные методики, методы и способы, базируется на оценочных и контрольно — диагностических м .елях, схемах, завнаїмосгях и функционирует на основе использования репрезентативной долгосрочной и оперативной информации о фитоценотических и гпдроагрометеорологичееккх факторах, характері' у.ющиі агроклиматические ресурсы агро — ландшафтов.
UaAiiu-tLJiapaHiLMSX&esQsaaau- Целью работы является установление захоиомерпосто., формирования, шгутрноезоппой ы территориальной трансформации агроклиматических ресурсов как научно-теоретической основы их оценки в сельскохозяйственных ландшафтах.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:
— исследовать процессы энерго- и массообмена в агро —
ландшафтах, влияющие на структуру, временное и пространственное
распределение растительных и водно—тепловых ресурсов аридных
территорий:
— определить главные агрометеорологические факторы,
характеризующие фитофеиологичесхне п гидротермнческие условия
вегетнрования агроценозові
— изучить характер ы установить параметры изменчивости
компонентов агроклиматических ресурсов под влиянием
обусловливающих их факторов;
— установить закономерности внутрисезонного распределения в
агролаядшафтах элементов растительных, тепловы* и водных ресурсов
в зависимости от их исходного состояния;
— исследовать в условиях вертикальной поясности климата и
почиегаго —растительного покрова горного региона процессы
пространственной измеїгчивостн ресурсов тепла и влаги;
— разработать методологичосііне основы создания системы
методов оценки агроклиматических ресурсов сельскохозяйственных
ландшафтов.
Объект исследопаний. Агроклиматические (водные, тепловые, растительные) ресурсы сельскохозяйственных ландшафтов как одна us составляющих природных ресурсов географической среды а их многообразии пространственной и внутривеїетациоішой изменчивости в зависимое от обусловливающих фитогидрометеорологнческих факторов. Основной географический район исследований — засушливая зона среднеазиатского региона с типичными агролдндшафтамн, представленными ведущими лгроценозами.
Методика ичеледштшй- Поставленные задачи решались как на основе теоретико-методологических разработок и биофизнко-математнческого моделирования, так и па Сазе специальных комплексных экспериментальных полевых и камеральных исследований, проведенных под руководством и при непосредственном участии автора. При этом использовались основные методики, стандартные приборы и оборудование, применяемые в системах Госкомгидромета, Мшюодхоза, Минсельхоза и Мингеолсгии.
йодажш__лоа1Ш(а По материалам исследований получены следующие результаты, имеющие научігую новизну;
выдвинута концепция системного влияния гидрометеоро
логических факторов и показателей на процессы тепловллгообмена,
гндротерми' ские элементы местности и построены физико-био —
статистические модели формирования и трансформация
агроклиматических ресурсов в агролаидтаафгах;
установлены имеющие региональную специфику особенности внутрисезонного и территориального распределения . гидрометеорологических и фнтофецологических факторов, обусловливающих тепловые н водные ресурсы агроценозои, и разработана система методов их контроля и оценки;
определены оптимальные значения потребности основных видом агроценозов в тепле и влаге на базе сумм агрометеорологических: факторов ы предложены методы их получения;
выявлены закономерности временного и вігутрирегионального зонального распределения климатических и гидрологических
показателей подіпчх и тепловых ресурсов огролдн.мшфгоь в зависимости от высоты местностн над уроинсм моря и предложена усовершенствованная методика гндроклиматнческого райошірования засушливых территорий по степени влагообеспечекносш;
разработать, на основе уч<ча агрометеорологических и фито — цемотнческих особенностей пронзрасгашія растительности, методы, упрощающие оценку -и контроль интегральных показателей гидро — термического и фенологического режимов вегетиров&ния агроценозов;
выявлены закономерности просгрлнетвенной изменчивости репрезентативности ігунктов наблюдений за агрометеорологическими элементами агроклиматических ресурсов и усовершенствована методики выбора местоположеїшя зональных базовых пунктов контроля;
сформуллровл л более комплексно и детально ключевые понятая,
определения и термины, характеризующие процессы формирования,
пространственного и внутрииегетациоішого распределения
агроклиматических реї jpcoa сельскохозяйственных ландшафтов.
Полученные результаты представляют собой расширение и углублеіше теоретической базы для создания системы новых' в усовершенепк, ' in существующих расчетных и оценочных методик, методов, спосиоои и приемов, позволяющих на основе стандартных агрометеорологических данных, более комплексно н эффективно изучать динамику природно-техногенных процессов, выявлять закономерности накопления, трансформации п перераспределения растительных, водных п тепловых ресурсов, определять ихсложившиеся и ожидаемые, качественные и количественные характеристики для заданной территории.
ЗяіШ.ШДііІ-ОЛЖииз- На защиту выносятся теоретические и методологические основы оценки сложившихся и ожидаемых агроклиматических ресурсов сельскохозяйственных ландшафтов за Еігутривегетацношше периоды в аридных регионах, которые включают;
концепцию комплексного воздействия основных агрометеорологических факторов на сезоипую и территориальную изменчивость ресурсных компонентов аридных агроландшафгов;
обоснование выбора необходимых для оценки н контроля підротсрмических, строфи знчеашх я фи гофенолопічеашх параметров. ирптсрисо И способов опредєлешія агроклиматических ресурсов;
методические положеная по разработке системы ушзф'чи-роаопньгх моделей, методов и показателей теплоалахообмена в географической среде квч основы для оценки гидрометеорологических, клтшатичрошх, фптоценотігческих факторов, формирующих структуру
водного и теплового балансов аридных сельскохозяйственных территорий и обусловливающих гидротермическое и фитофеио-логическое состояние агроценозов за различные межфазиые периоды;
схемы по формированию структуры, режимов функционирования п состава элементов в подсистемах корректировки предаычиелейных значений, упрощеїшн расчетов и контроля агрометеорологических факторов, характеризующих агроклиматические ресурсы;
порядок подготовки методических и географических обоснования п принципов, необходимых тгри создании региональных информационных комплексов мониториша геоэкологического состояния агроллндшафтов.
Положения разра&отаїтей методики оценки сложившегося и
ожидаемого оптимального суммарного испарения (водопотребления)
агроценозов и гидроагрометеорологическнх факторов, его
обусловливающих, за сезонные и виутрнвегетационные периоды в аридных районах использованы в Руководящем документе (РДИ 33 - 13 -84) "Инструкция по прогнозированию сроков и норм полипа для оперативного управления поливами" (198-1) и "Рекомендациях по оперативному управлению водным режимом поля на основе прогноза погодных условий" (1989) -- базовых нормативно—методических документах, регламентирующих процесс и порядок составлегаїя прогнозов влагообеспечепности и режимов орошения земель в засушливых зовах.
Предлагаемая методика предвьгчислетт п диагностики влагообеспеченности, оптимального суммарного испарения, почвенных влагозапасоп испаряемости и фаз развития растительности принята к внедрению в системах Мннсельхоза и Минводхоза Кнргнзсгана в качестве методологической основы при разработке рекомендаций, нормативных п руководящих документов по рациональном; водопользованию п водосОерегающнм технологиям, при прогнозах водно —тепловых ресурсов, экологически обоснованных оросительных норм и режимов орошения сельскохозяйственных угодий, при планировании освоения новых земель з аридных зонах, при разработке рекомендаций по долгосрочному п оперативному прогнозированию п расчетам объемов, сроков и приорнтетностп проведения агротехгагчеекго: и мелиоративных мероприятий.
Проведенные исследования и полученные результаты по разработке п выбору методов п схем оценки п режимов коптроля
гндротермического состояния природно—техногенных ландшафте.; позволили разработать "Концепцию единой экологической информационной акггемы и ее генеральной схемы для регионов Киргизской ССР", использованную Госкомприродой Киргизстана для подготовки методических и технологических основ создания республиканской системы геоаколі . ического мониторинга.
Методологические основы созданной оістеми диагностики, оценки и уточнения оценочных значения тепловых ресурсов, суммарного испарении, почленных влагозапасов , фенофаз агроценозов приняты к внедрению и используются в Государственном агентстве по гид, ^метеорологии при Правительстве Киргизстана для разработки новых и усовершенствования существующих региональных методик иаблюдешія, оцснк" долгосрочного и краткосрочного прогнозирования гидро- и агрометеорологичеашх факторов, характеризующих водно-тепловые ресурсы и темпы вегетирования природной и сельскохозяйственной пастигельности аридных регионов.
Материалы и результаты исследований по вопросам методологии
прогнозирования и оценки геоэкологического состояния
географическої , реды. создания, функционирования и взаимодействия систем мониторинга и структур экологической экспертизы природно — техноіеіпшх ландшафтов и их компонентов, обоснования и плаїсировашія ироведешія агрогидрофитомелиораций в аридных зонах, мелиоратшшо — географического обоснования земле— и водо- ^ сберегающих технологий используются в системе Министерства народного образования Киргизии в курсах вузовских лекций 'Мониторинг природной среды и экологическая экспертиза". "Мелиоративная география". "Основы мелиорации и орошаемого земледелия", "Агрометеорология н агроклиматология".
Результаты исследований по оценке и прогнозированию
увлажпешюстн сельскохозяйственных угодий использованы
Министерством мелиорации и водного хозяйства СССР при разработке Типовых технологических схем, принципов и порядка создания н алгоритмов функционирования автоматизированных информационно — измерительных систем прогнозирования водолотребления орошаемых земель.
Разработанные методологические и технологические основы г,-, формирования структуры и моделей функционирования систем аколо» ического мониторинга .географической среды горных территорий (базирутощтяся па выявленных гидро- и агрометеорологических
закономерностях н пршошпах) использованы Госкомігриродой СССР в Техническом задании на разработку "Генеральной схемы создания единой геоэкологической информационной системы Советского Союза".
АЩ20&1Щ1Я- Основные положения диссертации изложены более чем в 50 научных трудах автора общим объемом свыше 75 печатных листов. Результаты работы были доложены и получили положительную оценку на следующих совещаниях, конференциях, симпозиумах.
Республиканская научно — практическая конференция по проблемам
агрономии и орошаемого земледелия (Фрунзе, 1978), Реаіу оликанское
совещание по мелиорации и орошаемому земледелию (Киев, 1900),
Всесоюзная научно— техническая конференция "Автомати іация
гидромелиоративных систем" (Фрунзе, 1981), Республиканская научно-
техническая конференция молодых учеггых и специалистов по водному
хозяйству (Ташкент, 1981), Всесоюзная конференция Тндрометсоро —
логическое обеспечение мероприятий по выполнению
Продовольственной программы" (Днепропетровск, 1983),
Республиканская конференция "Режим орошения при прогрессивных способах полива и разработка АСУ ТП в мелиорации" (Кишинев, 1983),-Зональное совещание по земельным и водным мелнорациям на неблагополучные землях (Волгоград, 1987), Региональная конференция республик Прибалтики и Белоруссии по проблемам- защиты растений (Минск, 1987), Республиканская научно—теоретическая конференция "Географические исследования и рациональное природопользование" (Фрунзе, 1989), Всесоюзная научно-теоретическая конференция "Экологические проблемы природопользования" (Лешппрад, 1990), Республиканская научно-техническая конференция по охране и рациональное использованию прігродньгх ресурсов (Фрунзе, 1990), Пятый съезд Географического общества Киргизской ССР (Пржевальск, 1990), Всесоюзный симпозиум "Комплексный мониторинг, оптимизация н прогноз состояния природной среды" (Москва, 1991), Республиканскаї научная конференция по проблемам воздействия- природно — техногенных катастроф на социально—хозяйственные комплексы горных регионов (Бишкек, 1994), Международный конгресс "Вода; экология и технология" (Москва, 1995),
Структура и объен работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложения, изложена на 213 страницах машинописного текста, содержит 15 рисунков, 20 таблиц, 29 приложений и список литературы из 264 наименований. ,