Агроэкологи́ческий монито́ринг, 1) вид экологического мониторинга, широко востребованный в современной практике сельскохозяйственного производства и устойчивого развития сельских территорий; 2) раздел агроэкологии.

Агроэкологический мониторинг является системой специально организованных во времени и пространстве наблюдений за основными компонентами агроэкосистем, процессами их взаимодействия и выполняемыми ими экологическими и агроэкологическими функциями с целью выработки рекомендаций по оптимизации их использования, сохранения и восстановления (в случае необходимости).

К целевым задачам экологически сбалансированного и адаптированного сельскохозяйственного производства, решаемым с помощью агроэкологического мониторинга, относятся:

• минимизация агроэкологических рисков и повышение эффективности сельскохозяйственного природопользования;

• устойчивое увеличение урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности сельскохозяйственных животных;

• улучшение качества сельскохозяйственной продукции (например, увеличение содержания белка, сахара, дефицитных микроэлементов или повышение качества клейковины);

• оптимизация размещения и целесообразное расширение площадей производства;

• адаптация производства (включая выбор системы земледелия, сельскохозяйственной культуры, сорта, гибрида, породы, нагрузки на пастбище и т. д.) к условиям конкретного агроландшафта;

• адаптация специализации хозяйства и технологий производства к глобальным изменениям климата (с учётом текущих и перспективных запросов рынка и условий финансирования);

• проектирование, трансфер и оперативная корректировка наилучших доступных агротехнологий;

• сертификация сельскохозяйственной продукции и производства.

Исторический очерк

Базовые методологические положения агроэкологического мониторинга были последовательно сформулированы в 1990–2000-х гг. в рамках развития агроэкологии как самостоятельной науки в ведущих аграрных научных центрах России (научно-исследовательские институты Россельхозакадемии, Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева) и мира (профильные департаменты и отделы ФАО, Калифорнийский университет, Корнеллский университет, Вагенингенский университет).

Систематизированные рекомендации институтов Россельхозакадемии, учебные издания и монографии по агроэкологии опираются на многолетний опыт проведения экологических, агрономических, агрохимических, геохимических, гидробиологических, гидрофизических, метеорологических, микробиологических и почвенных исследований.

Методы агроэкологического мониторинга

Агроэкологический мониторинг направлен на решение комплексных задач ретроспективного анализа и моделирования, поискового и нормативного прогнозирования больших массивов разноплановой информации, что определяет необходимость системного применения сквозных цифровых технологий на всех этапах мониторинга, начиная с геостатистически обоснованного планирования пространственно-временной организации наблюдений и заканчивая оперативно обновляемой геоинформационной визуализацией результатов.

Модель баланса углерода на основе круглосуточных измерений потоков CO₂ в агроэкосистеме.Модель баланса углерода на основе круглосуточных измерений потоков CO₂ в агроэкосистеме.

Основные методы агроэкологического мониторинга:

• периодически повторяющиеся полевые и лабораторные исследования состава, структуры, диагностических показателей базовых компонентов агроэкосистем с анализом их изменения во времени;

• условно непрерывные суточные, сезонные или круглогодичные измерения динамичных показателей состояния базовых компонентов агроэкосистем с частотой от нескольких раз в сутки до 10–20 Гц;

• прямые измерения потоков вещества (например, воды, соединений углерода или азота) и энергии между разными компонентами агроэкосистем и окружающей среды;

• расчётные методы анализа потоков вещества и энергии между разными компонентами агроэкосистем и окружающей среды по динамике результатов прямых измерений их концентраций, запасов, потенциала, давления и/или температуры как для самих компонентов, так и для конструктивных элементов используемых при этом устройств (например, сорбционных лизиметров) и измерительных приборов;

• моделирование потоков вещества и энергии между соседними компонентами агроэкосистем и окружающей среды по разнице и/или динамике результатов прямых измерений их концентраций, запасов, потенциала, давления и/или температуры – с анализом особенностей состава и структуры компонентов;

• динамическое моделирование продукционного процесса в агроэкосистеме;

• моделирование и верификация педотрансферных функций;

• моделирование динамики развития и поведения популяции вредителей, сорных растений или возбудителей болезни в агроэкосистеме;

• моделирование динамики межвидового взаимодействия в агроэкосистеме (например, между выращиваемой культурой и сорняком или вредителем и биологическим агентом защиты растений);

• моделирование динамики внутривидовой конкуренции в агроэкосистеме (например, для оптимизации норм высева в разных агроэкологических зонах и условиях);

• дистанционное зондирование базовых компонентов агроэкосистем;

• биоиндикация функционально-экологического состояния всех компонентов агроэкосистем;

• биотестирование базовых компонентов агроэкосистем;

• сравнительно-географическая оценка изменения базовых компонентов и/или результатов функционирования агроэкосистем (включая урожайность, структуру урожая, качество продукции, затраты и рентабельность);

• оценка экологической буферности базовых компонентов агроэкосистем;

• системный анализ динамики развития проблемных агроэкологических ситуаций с оценкой определяющих их экологических рисков;

• поисковое прогнозирование состава, структуры и/или состояния базовых компонентов агроэкосистем на основе ретроспективного анализа их динамики;

• сравнительный анализ и иерархическое структурирование лимитирующих факторов и основных диагностических параметров их негативного воздействия на проблемные компоненты агроэкосистем;

• экологическое нормирование загрязняющих веществ и оценка допустимости их воздействия на базовые компоненты агроэкосистем;

• экологическая оценка биологической аккумуляции загрязняющих веществ в сельскохозяйственных культурах и основных органах растений;

• экологическая оценка биологической аккумуляции загрязняющих веществ в трофической цепи питания сельскохозяйственных животных;

• агроэкологическое районирование, зонирование и типизация земель для повышения результативности агроэкологического мониторинга;

• агроэкологическая оценка процессов агрогенной и техногенной деградации базовых компонентов агроэкосистем;

• нормативное прогнозирование состава, структуры и/или состояния базовых компонентов агроэкосистем;

• количественная оценка экологических функций, выполняемых базовыми компонентами агроэкосистем;

• оценка воздействия и последействия агротехнологий и применяемых при этом веществ, техники, технических элементов и живых организмов на базовые компоненты агроэкосистем и выполняемые ими функции;

• экологическая оценка сельскохозяйственной продукции;

• агроэкологическая оценка отходов растениеводства;

• агроэкологическая оценка отходов животноводства;

• экономическая оценка экологического ущерба от агрогенной и техногенной деградации базовых компонентов агроэкосистем;

• экономическая оценка экосистемных сервисов (услуг) базовых компонентов агроэкосистем;

• оценка устойчивости функционирования агроэкосистем.

Информационно-методическую основу адаптированных систем локального и регионального агроэкологического мониторинга составляют:

• агроэкологические требования районированных культур, сортов, техники и агротехнологий;

• методические разработки по количественному анализу влияния основных лимитирующих факторов на продукционный процесс и урожайность культур;

• районированные технологические карты по основным сельскохозяйственным культурам (с выделением обязательных и факультативных операций, ранжированием гибких элементов технологии);

• рациональная система цен на готовую продукцию и стоимость основных видов затрат;

• алгоритмы комбинированной оценки агроэкологического качества земель и количественные критерии их физического и экономического соответствия различным вариантам и технологиям землепользования (обычно строятся на основе «рамочных рекомендаций» ФАО).

Уровни агроэкологического мониторинга

Существует несколько уровней агроэкологического мониторинга: импактный, локальный, региональный.

Импактный уровень агроэкологического мониторинга нацелен на решение проблем недопустимого нарушения нормального функционирования агроэкосистем, связанных с антропогенно локализованным проявлением процессов деградации и/или загрязнения одного или нескольких их базовых компонентов.

Локальный уровень агроэкологического мониторинга адаптирован к условиям конкретного региона, района и хозяйства, что способствует устойчивому снижению основных экологических и экономических рисков сельскохозяйственного производства; сохранению и улучшению количественных и качественных показателей используемых в производстве земельных, водных, биологических ресурсов, общего качества окружающей природной среды; повышению качества жизни населения.

Региональный уровень агроэкологического мониторинга адаптирован к условиям конкретного региона, что способствует ускорению развития и распространения наилучших доступных почво-, водо- и углеродсберегающих агротехнологий, систем земледелия и животноводства. Региональный уровень агроэкологического мониторинга является важным элементом устойчивого обеспечения продовольственной и экологической безопасности страны и высокого уровня жизни населения.