СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ В АГРОЛАНДШАФТАХ ЮЖНОГО УРАЛА
SPECIAL METHODS OF EFFECTIVENESS ASSESSMENT OF THERMAL RESOURCES USE IN AGROLANDSCAPES WITHIN THE SOUTH URAL
О.К. Рычко
О.К. Rychko
Воронежский государственный педагогический университет
(Россия, 394043, г. Воронеж, ул. Ленина, 86)
Voronezh State Pedagogical University
(Russia, 394043, Voronezh, Lenin St., 86)
e-mail: 48rychko@mail.ru
Установлены региональные особенности учета тепловых ресурсов местности и выбраны методы, пригодные для их учета. Разработана система специальных новационных методов оценки эффективности использования термических ресурсов в агроландшафтах Южного Урала. Рассмотрены перспективы использования предлагаемых методических схем в других регионах, с аналогичными экспериментальному природно-хозяйственными характеристиками.
There are determined regional features of thermal resources accounting in the region and chosen methods available for their accounting. It is developed a system of special innovation methods of effectiveness assessment to use thermal resources in agro landscapes within the South Ural. It is considered prospects of usage of offered methodological scheme in other regions with analogous experimental nature economical features.
Агроландшафты любой географической зоны практически всегда характеризуются сложностью и разнообразием формирующих их природных условий и ресурсов, что вызывает необходимость оценки последних, в том числе – тепловых ресурсов (ТР) и теплообеспеченности (ТО) местности, в значительной мере предопределяющих структуру и режимы различных видов природопользования в заданных районах.
В связи с принятием Климатической доктрины РФ в агроландшафтах степной зоны актуализируются вопросы разработки научных основ формирования методологической базы, позволяющей достаточно оперативно, заблаговременно, достоверно и комплексно учитывать региональные (включая экономико-географические) особенности процессов формирования и пространственно-временного распределения термических компонентов природно-хозяйственных – аграрных комплексов и оценки полезности эксплуатации их ТР и информации о них.
Особая проблема определения эффективности использования - эксплуатации ТР, (выражающаяся в отсутствии методов ее расчетов, ввиду сложности подобных оценок, обусловленных нематериальным характером ТР), решается путем подготовки концепций и принципов создания специальных методик, методов и способов, базирующихся на объективной краткосрочной и долгосрочной информации о ТР и ТО.
Главными направлениями исследований в рамках отмеченной проблемы следует считать установление или уточнение закономерностей внутригодовой и внутрирегиональной трансформации термического состояния агроландшафтов степной зоны, при условии их минимально достаточного атмосферного увлажнения (с величиной наименьшей влагоемкости корнеобитаемого слоя почвы не менее 0,7), и разработку теоретической базы и методического аппарата оценки эффективности использования их ТР.
В настоящее время при оценке термических и влажностных условий местности используются различные качественные или количественные климатические показатели, обычно представляющие соотношение прямо или косвенно охарактеризованных ТР и водных ресурсов (ВР) рассматриваемого участка суши. При этом обязателен к использованию понятийно-терминологический аппарат, специфичный для характеристики термических процессов и ресурсов агроландшафтов [5]:
– агроландшафт – совокупность размещенных и функционирующих на заданной территории агроценозов, требующих осуществления комплекса агротехнических мероприятий, необходимых для получения их запланированной продуктивности;
– агрометеорологические факторы агроландшафта – биогидротермические показатели или причины, определяющие энерго- и массообмен в агроценозе и обусловливающие формирование его живого вещества;
– агрометеорологические условия агроландшафта – сочетание агрометеорологических факторов, характеризующих процессы перераспределения тепловой энергии, неживого (воды) и живого вещества в агроценозе и темпы его вегетирования;
– агроклиматические ресурсы агроландшафта – запасы тепловой энергии, воды и биомассы в пределах конкретной агросистемы за определенный промежуток времени;
– термические факторы агроландшафта – термические показатели или причины, определяющие энергообмен и тепловое состояние местности;
– термические условия агроландшафта – сочетание факторов, характеризующих процессы перераспределения тепловой энергии и тепловое состояние местности;
– термические (тепловые) ресурсы агроландшафта – выраженные в условных единицах суммы тепловой энергии, накопленные на конкретной территории за определенный период - сутки, декаду, месяц, год;
– теплообеспеченность агроландшафта – сравнительная характеристика сопоставления фактических или прогностических величин термических ресурсов агросистемы с их заданными (нормативными) значениями для установленного периода;
– оценочно-прогностические схемы определения термических ресурсов и теплообеспеченности агроландшафта – совокупность способов, алгоритмов и процедур определения фактического и ожидаемого количества и/или качественного состояния ТР и ТО.
Исходя из вышеизложенного, учет природных и, в первую очередь, термических условий местности следует производить по данным зональных значений атмосферного увлажнения и теплообеспеченности территориально дифференцированных геосистем на основе традиционных агроклиматических показателей, как индикаторов соотношения атмосферных осадков, ТР и ТО, характеризующих, к примеру, Оренбургскую область, включающую типичные аридные агроландшафты.
Анализ традиционных методик, применяемых для оценки термического состояния любой территории, показывает, что большинство расчетных схем требуют существенного обновления либо вследствие их устаревшей сущности, либо ввиду недостаточно полного и корректного учета природных факторов, специфичных для конкретного региона, обусловливающих теплообеспеченность степной геосистемы [5]. Это предполагает модернизацию существующих оценочно-прогностических способов через методические схемы, способные давать объективные результаты при определении параметров ТР и ТО местности.
При этом учет ТР через суммы активных температур воздуха (САТВ), как объективного показателя ТР для сезонных и внутрисезонных периодов, может производиться согласно моделям, предложенным О.К. Рычко (2009), по схеме:
Д0, Д5, Д10? Т, (1)
где Д0, Д5 , Д10 – дата устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха соответственно через 0, 5, 10 0С весной; Т – суммы активных температур воздуха, 0С – термические ресурсы для заданного сезонного или внутрисезонного периода, рассчитываемые с помощью аналитически выраженных зависимостей типа:
у = САТВ;
y = a Д + b;
y = a Д 2 + b Д и т.п.,
где y – сумма температур воздуха; Д – число дней в периоде; a – температура, выше которой начинается развитие растений; b – сумма разностей между наблюдаемой температурой и показателем a.
Определение эффективности эксплуатации ТР и информации о них предполагает рассмотрение ее основных экономических, социальных и экологических факторов и аспектов. Социальный, экологический и экономический аспекты эффективности природопользования рассматривались в последние десятилетия рядом исследователей [2-4,6-8], а применительно к ТР и ТО их характеристики, в первом приближении, можно получить используя данные, приведенные в табл. 1.
Таблица 1
Классификация условий и функций геосистемы, предопределяемых
её термическим состоянием
|
Типы условий |
Виды функций |
|
Физические |
Определение значений испарения и конденсации; оценка интенсивности тепло-влагообмена между компонентами ландшафта, в т.ч. круговорота воды |
|
Биологические |
Установление сроков, периодов, термических пределов и темпов вегетирования растительности; определение уровня активности, жизнедеятельности животных, включая человека |
|
Биофизические |
Определение степени тепло-влагообеспеченности биогеоценоза и его компонентов |
|
Социальные |
Установление сроков и периодов осуществления социальной деятельности; оценка степени комфортности или дискомфортности термического состояния окружающей среды для человека – социума |
|
Экономические |
Установление сроков и периодов осуществления хозяйственной деятельности; определение уровня экономической эффективности использования тепловых ресурсов ландшафта |
|
Экологические |
Слежение за формированием и изменчивостью гидротермически специфичной экосистемы; оценка степени теплового загрязнения ландшафта |
Поскольку, обобщенно, эффективность природопользования – результативность экологических, социальных и экономических факторов (эффективностей) использования природных ресурсов (в том числе, ТР) и эксплуатации компонентов природной среды [4], то при определении эффективности мероприятий по рациональному природопользованию в конкретной геосистеме (включая ТР) необходимо руководствоваться следующими принципами [3, 8]:
– в качестве эффекта рассматривается удовлетворение потребностей социума в условиях жизнедеятельности и воспроизводственного процесса;
– сохранение природно-ресурсного потенциала ландшафта для его последующего использования;
– результат может быть оценён только через степень рационализации природопользования;
– необходимо рассмотрение требуемых мероприятий в комплексе и с учетом их взаимосвязи и взаимообусловленности.
При этом, за экономическую эффективностью может приниматься соотношение между результатами любой деятельности и ресурсными затратами на нее, выраженными в стоимостной оценке [6].
Для более объективного расчета экономического эффекта от использования ТР необходимо учитывать территориальную дифференциацию основных гидроклиматических характеристик аридного региона, включая величину неиспользуемого биоклиматического потенциала - БКП. Под неиспользуемым БКП понимается количественное значение этого показателя, которое накапливается с момента уборки урожая конкретного агроценоза до наступления Д5 осенью. То есть после уборки заданного агроценоза климатических ресурсов геосистемы достаточно для выращивания на месте только что убранной сельхозкультуры её другого вида.
Данный подход позволяет оценить количество фитомассы (урожая), которое можно было бы получить при полном использовании климатических (в том числе термических) ресурсов в конкретной мезоклиматической зоне: к примеру, на формирование 10 ц урожая яровой пшеницы, при её достаточном увлажнении, в агроклиматических условиях Оренбургской области необходимо затратить ТР в количестве 2000 0С.
В связи с тем, что применявшиеся в прошлом способы расчета экономической эффективности (ЭЭ) природопользования опирались на неэкологичные критерии отечественного централизованного планирования и ввиду заимствования аналогичной зарубежной практики подобных оценок, указанные способы являются в настоящее время малоприемлемыми. Это и вызывает потребность разработки специальных новационных методов оценки ЭЭ (от эксплуатации отдельного вида природного – термического - ресурса), пригодных для решения соответствующих социальных, экономических или экологических задач.
Обеспечение данными о ТР необходимо для более оперативного управления агротехническими приемами, предопределяемыми сложившимися и ожидаемыми метеорологическими условиями, а комплексное изучение закономерностей формирования урожая культурных растений в системе почва-растение-атмосфера возможно лишь на основе количественной оценки ТР, как значимого геофизического фактора. Поэтому специалистам сельского хозяйства, в особенности растениеводства, необходимо уметь рационально использовать ТР для повышения продуктивности аграрного производства и получения максимально возможного комплексного социально-эколого-экономического эффекта.
С учетом вышеизложенного, предлагается усовершенствованная схема оценки ЭЭ от использования ТР в аридных агроландшафтах Оренбургской области – рис. 1.
Рисунок 1. Блок-схема алгоритма расчета экономической эффективности использования термических ресурсов аридного агроландшафта
Концептуальная модель данной блок-схемы включает положения о возможности использования ТР, остающихся осенью после уборки конкретной (к примеру, зерновой) сельхозкультуры за период до Д5 (осенью), для их полной эксплуатации, что позволяет получить максимальную величину фитомассы (урожая) за весь климатически обусловленный вегетационный период, а значит, - наиболее эффективно использовать ТР в конкретных природно-хозяйственных условиях.
В соответствии с указанной блок-схемой рекомендуется следующий порядок расчета ЭЭ для двух компонентов агроландшафта: агроценоз озимой пшеницы – агроценоз редиса. При этом в расчетной схеме учитываются: продолжительность климатически обусловленного вегетационного периода для Оренбургского района Оренбургской области – как отрезка времени, заключенного между датами перехода через 5 0С весной и осенью – Д5; срок окончания вегетации озимой пшеницы – С; сумма ТР за оставшийся до Д5 осенью период – Т5; сумма ТР, необходимая для формирования урожая редиса – ТР; урожайность редиса – У; стоимость единицы урожая редиса – Ц.
Дано: С наступил 20 июля, с Т5 равным 1600 0С, и тогда ТР составляет 500 0С. А с учетом исходных данных по С, Т5, ТР и величины урожая редиса 100 ц/га получим:
Т5 (1600 0С) / ТР (500 0С) = 3 урожая редиса (3 ? 100 = 300 ц).
Поскольку стоимость 1 ц редиса составляет 1500 руб.( в ценах на 01.11.2011г.), то общая стоимость трех урожаев редиса определится как: 300 ц ? 1500 руб. = 450 тыс. руб., что и является экономической эффективностью использования ТР конкретным агроценозом редиса.
Изложенная методическая схема расчета ориентирована на средние для сельхозкультур показатели урожайности и при использовании максимальных значений последней, соответственно, возрастет экономическая эффективность от эксплуатации недоиспользованных ТР.
Выводы
Анализ существующих методических моделей оценки ТР и схем расчета эффективности их использования или информации о них свидетельствует о том, что они – относительно тепловых ресурсов – нуждаются в кардинальном усовершенствовании, либо в разработке новых специальных методов.
Новационными методологическими положениями в данной работе следует считать разработанные региональные методы определения эффективности использования ТР и данных о ТО, отражающих специфичные природно-хозяйственные условия конкретных аридных агроландшафтов.
Представленные методы позволяют надежно (с допустимой погрешностью) определять результативность эксплуатации нематериальных (термических) природных ресурсов и применимы в качестве типовых для других территорий, с аналогичными экспериментальным физико-экономико-географическими характеристиками.
Предлагаемые новационные базовые теоретические положения и методические алгоритмы возможно применять в качестве модельных и при определении других (материальных) природных ресурсов заданных участков геосистем мезо-и микромасштаба в природоресурсной, агроэкологической, научной, проектной, образовательной, хозяйственной, информационной и других видах деятельности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: