Агроэкологический мониторинг

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.

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.

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.

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.

Методические и организационные основы проведения агроэкологического мониторинга в интенсивном земледелии (на базе Географической сети опытов) / Н. З. Милащенко, Ш. И. Литвак, Л. К. Шевцова [и др.]. – Москва : Южный Урал, 1991.
Агроэкология : учебник для студентов вузов / под ред. В. А. Черникова и А. И. Чекереса. – Москва : Колос, 2000. – (Учебники и учебные пособия для студентов вузов).
Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий : методическое руководство / под ред. В. И. Кирюшина, А. Л. Иванова. – Москва : Росинформагротех, 2005.
Система агроэкологического мониторинга земель сельскохозяйственного назначения / В. Г. Сычев, В. Н. Ефремов, М. И. Лунев, А. В. Кузнецова. – Москва : Россельхозакадемия, 2006.
Гогмачадзе Г. Д. Агроэкологический мониторинг почв и земельных ресурсов Российской Федерации. – Москва : Издательство Московского университета, 2010.
Агроэкологическая оценка земель и оптимизация землепользования / А. Л. Черногоров, П. А. Чекмарев, И. И. Васенев, Г. Д. Гогмачадзе. – Москва : Издательство Московского университета, 2012.
Цифровые технологии агроэкологического мониторинга и оптимизация земледелия / под ред. И. И. Васенева. – Москва : ВИН : РГАУ-МСХА, 2022.

Агроэкологический мониторинг

Исторический очерк

Методы агроэкологического мониторинга

Уровни агроэкологического мониторинга

Литература