6.1. Концепція агроекосистем – перший крок до усвідомлення просторового буття людини

Проблема оптимізації адміністративно-територіального поділу дуже тісно пов’язана з екологічною проблемою. Виявляється, людина в процесі своєї господарської діяльності крім адміністративних формує і інші кордони. Вони найбільш об’єктивні, бо за своїм внутрішнім змістом дуже наближають людину до її екологічної суті – консумента вищого гатунку.

Крім традиційних галузей, екологічна проблема дуже гостро стоїть в сільському господарстві - галузі, діяльність якої всі ми відчуваємо щодня і яка зв'язує людину з природними екосистемами. Гострота цієї проблеми стає ще більшою, якщо врахувати непомітну на перший погляд, «тиху кризу» землеробства, пов'язану з ерозією грунтів.

В постановці і вирішенні екологічної проблеми найбільш прийнятною нам здається уявлення про агроекосистеми, подані в роботах Одума, Кокса, Дайєра, Краммела й інших экологів [10]. У цих роботах людині не приділяється особливе місце в природі, як істоті вищого порядку. Взаємодія людини з природою в процесі ведення сільського господарства розглядається насамперед із погляду речовинно-енергетичного обміну. Вивчивши ці праці, а також роботи з географії сільського господарства, була зроблена спроба поглибити уявлення про місце людини в природних екосистемах.

Екологічна сутність людини, як біологічного виду полягає в тому, що вона приймає точно таку ж участь в обміні речовиною й енергією як і будь-який інший біологічний вид. Але якщо оперувати категоріями біогеографії, такими як «ареал», «екотоп», то ареал помешкання людини, у порівнянні з іншими видами визначається не чітко. Якщо природною екосистемою прийнято вважати територію, на якій, накладаючись один на інший, перетинаються ареали усіх видів, що населяють цю територію, то у випадку з агроекосистемою такий підхід не коректний. З глобальної точки зору людина живе скрізь (вона навіть вийшла у космос!) і в той же час - ніде, оскільки провести межі (із позицій їхньої двомірності) екосистеми людини практично неможливо [13].

Агроекосистема, будучи різновидом природних екосистем, організована людиною для самопрокорму. В ній, як і в природних екосистемах існують продуценти, консументи і редуценти. Проте, якщо в природних екосистемах потоки речовини й енергії з певною часткою приближення приурочені до конкретної території, то в агроекосистемах значна частина біомаси відчужується від території і у більшості випадків мігрує для споживання за багато кілометрів від місця, де вона вироблена. Єдиним екологічно вагомим результатом існування людини як біологічного виду є грунт, що являє собою продукт життєдіяльності продуцентів, консументів і редуцентів, які розвиваються в агроекосистемах.

Визначим просторові межі агроекосистем. Звертаючи погляд у недалеке минуле нашої планети, спробуємо собі уявити процес сільськогосподарського освоєння людиною нових територій. Цей процес проходив у різних країнах по-різному. Але загальною його рисою для всіх країн і природних зон є те, що початково не людина, а рельєф визначав структуру сільськогосподарських угідь, і, отже, співвідношення між продуцентами і консументами в агроекосистемах.

Людина, будучи консументом вищого гатунку, як би задавала функції кожній з ділянок території. Так, продовольчі культури (або ті, що екологічно відповідають продуцентам) висівались на ухилах рельєфу до 3-5^о. Фуражні культури (для первинних консументів) висівались на ухилах 5-7^о. А понад 7^о організовувалися сіножаті і пасовища. Таке співвідношення угідь у географії сільського господарства називається організацією сільськогосподарської території. У нашому уявленні, організація сільськогосподарської території є першим етапом на шляху перетворення природної екосистеми в сільськогосподарську або штучну (мал.6.1).

Методика проведення меж типів організації сільськогосподарської території в географії сільського господарства досить перевірена і коректна, тому межі типів організації території можна провести достатньо точно, спираючись на ландшафтну основу [8,9]. Назвемо їх природними кордонами агроекосистем.

Процес подальшого освоєння сільськогосподарської території продовжується по лінії поглиблення спеціалізації сільського господарства на виробництві тих або інших видів продукції. Цей етап для розуміння просторової сутності агроекосистем є дуже важливим, оскільки саме в процесі виробництва сільськогосподарської продукції, вона, перетворюючись у товар, реалізується за межами природних кордонів агроекосистем.

Причому, відторгаючи частину біомаси у виді зерна, стебел, коренеплодів, людина робить останній крок до порушення речовинно-енергетичного балансу в грунтах. Прагнення людини компенсувати нестачу азоту в грунті за рахунок мінеральних добрив веде до активізації редуцентів, які для свого харчування вживають органічну речовину грунту - гумус. Цей процес називається мінералізацією гумусу. Якщо до неї додати втрати грунту в результаті ерозії, то стане ясно, що товарне сільське господарство початково задаючи обсяги виробництва продукції «планує» відповідні розміри порушення грунту.

На наш погляд, формування сільськогосподарських районів є другим етапом перетворення природних екосистем в агроекосистеми. Методика виділення сільськогосподарських районів в географії сільського господарства також достатньо перевірена і коректна [8,9]. Назвемо кордони сільськогосподарських районів економічними кордонами агроекосистем.

Отже, головним положенням концепції є можливість існування агрокосистеми, просторова суть якої проявляється в подвійному характері кордонів. (мал.6.1). Наше припущення перевірялось на території Харківської області - однієї зі староосвоєних сільськогосподарських територій України. Землеробське освоєння її почалося в 14 -15 ст., тому питання про формування типів організації території і сільськогосподарських районів сьогодні не стоїть. Вони вже сформовані.

Картографічний метод дозволив засобом накладення кордонів сільськогосподарських районів на кордони типів організації території виділити сучасні кордони агроекосистем. (мал.6.2.)

Базуючись на припущенні про те, що грунти є одночасно умовою і результатом сільськогосподарської діяльності людини, а також про те, що вони пов'язують у просторі-часі природні й економічні кордони агроекосистем, нами проведені розрахунки балансу речовини в грунті [11].

Він був виражений коефіцієнтом екологічної небезпеки землеробства Кез. Так, якщо значення Кез > 1, то баланс речовини позитивний; якщо Кез<1, то негативний.

;

де: Кез - коефіцієнт екологічної небезпеки землеробства (0<Кэз<3);

п - кількість культур у сівозміні;

Y - врожайність ц/га;

Kgp - коефіціент гуміфікації пожнивних і кореневих залишків;

Ко - - коефіціент гуміфікації органічних добрив;

Мо - масса внесених органічних добрив, ц/га;

До - коефіцієнт гуміфікації органічних добрив;

Мmp - маса мінералізації гумусу під окремими культурами, зважена по механічному складу грунту і кількості пожнивних і кореневих залишків, ц/га;

Mev - маса виносу гумусу з ерозією, зважена в залежності від крутизни схилу і механічного складу грунту, ц/га;

Mvu - маса виносу гумусу з врожаєм, зважена по валовому збору культури (тільки для коренеплодів і бульбоплодів), ц/га;

Kd - коефіціент, що виражає частку даної культури в сівозміні,

Kr - коефіціент, що виражає повторюваність даної культури за повну ротацію сівозміни.

Картування значень Кез показало, що з 429 господарств області значення коефіцієнта більше 1 мають усього 7 господарств. Це означає, що в умовах інтенсивного землеробства (досліджувалися тільки польові зерно-паро-просапні сівозміни) існує постійний дефіцит речовини й енергії, що призводить до негативного балансу гумусу в грунті. Порівняння значень Кез по господарствах Харківської області зі значеннями, розрахованими по даній методиці, але за даними заповіднику «Михайлівська цілина» (у середньому 0,3-0,4 по Харківській області і 2,8 по заповіднику) показують, що продуктивність у штучних агроекосистемах нижче в порівнянні з природними в 4-6 разів. Така ж кратність відзначається й в інших джерелах [1,6]. Пізніше, в 1990-92 роках дана методика була перевірена на території Нікопольського району Дніпропетровської області і дала позитивні результати.

До головних висновків нашого дослідження, слід віднести:

• Агроекосистема є формою просторового буття людини;

• Природні і сільськогосподарські екосистеми існують на будь-який сільскогосподарсько освоєній території, взаємодіючи в процесі свого розвитку;

• В агроекосистемі формується два типи кордонів, що існують одночасно. Це природні й економічні кордони, що у більшості випадків не збігаються;

• Просторова розбіжність природних і економічних кордонів агроекосистем пояснюється тим фактом, що природа і суспільство розвиваються з різними швидкостями. Природні процеси більш консервативні відносно до суспільних, але людина не може цілком себе «виключити» із речовинно-енергетичного обміну, що існує в природних екосистемах. Тому природні кордони агроекосистем у просторовому відношенні дуже близько підходять до кордонів ландшафтів і в сільськогосподарській географії описуються кордонами типів організації території;

• Економічні кордони агроекосистем, що відповідають кордонам сільськогосподарських районів, є більш динамичними в просторі-часі і відбивають сучасний рівень потреб суспільства в продукції сільського господарства. Рівень розбіжності економічних кордонів із природними умовно виражається рівнем експортної товарності сільського господарства, оскільки, біомаса, вивезена з території, на якій вироблена, як фізично, так і хімічно не може бути повернута назад в харчові ланцюги;

• Міра незбігання/збігання природних і економічних кордонів агроекосистем показує наскільки сільськогосподарське виробництво даної території коректне/або некоректне з екологічної точки зору. Кількісна оцінка екологічної небезпеки сільського господарства, що спирається на інтенсивні системи землеробства, може бути зроблена з використанням методики розрахунків Кез - коефіцієнта екологічної небезпеки землеробства;

• Екологічно безпечний розвиток сільського господарства (і всієї людської популяції) можливий при максимальному збігу природних і економічних кордонів агроекосистем. Припускаючи, що природні й економічні кордони агроекосистем найімовірніше можуть наблизитися до кордонів типів організації сільськогосподарської території, необхідно відзначити, що людина повинна максимально «вписувати» кордони землекористувань у кордони природних ландшафтів. На практиці це означає перегляд існуючого адміністративно-територіального поділу на низовому рівні (адміністративні райони) для «вписання» його в динаміку кордонів агроекосистем;

• Товарне й екологічно безпечне сільське господарство взаємовиключаються. Тому, економічні і природні кордони агроекосистем ніколи не співпадуть. Часткове їхнє взаємонаближення можливе при використанні «біологічних» систем землеробства, що передбачають мінімальнй обробіток грунту, змішаний посів, внесення органічних добрив, а також контурно-меліоративну організацію сільськогосподарської території.