Алтайский Краевой Инновационный Банк Данных
Министерство экономического развития Алтайского края
Управление инновационного развития и кластерной политики 
Алтайский Центр
Кластерного Развития
Инновации

Сохранение экосистемы степи Кулунды при непрерывном сельскохозяйственном использовании как необходимый элемент адаптации к климатическим и почвенным изменениям

Отношение к критическим технологиям:
Технологии оценки ресурсов и прогнозирования состояния литосферы и биосферы


Контактная информация

ФИО пользователя
Силантьева Марина Михайловна


Почтовый адрес
,


ФИО руководителя проекта:
Силантьева Марина Михайловна


Аннотация проекта

Постановка и описание научной или научно-технической проблемы, решаемой в рамках Проекта
Природопользовательский подход «покорения природы» господствующий в течение нескольких столетий привел к проявлению множества экологических проблем. Но до настоящего времени экологические факторы среды практически не учитываются при обосновании сельскохозяйственной хозяйственной деятельности, при долгосрочном прогнозировании социально-экономического развития, как отдельных хозяйствующих субъектов, так и муниципальных образований в целом. Для Алтайского края, в котором доля площади земель сельскохозяйственного назначения составляет 71% от общего объема, а доля сельского населения – около 47%, эти проблемы стоят особо остро. Практически сплошная распашка и сведение степной растительности как следствие уменьшение содержания гумуса в почвах, привели к высвобождению гигантских количеств углерода. Это повлияло, с одной стороны, на ухудшение водного и биогеохимического круговоротов, и негативно сказалось на урожайности, а, следовательно, и на экономических показателях производства и доходах сельского населения. С другой стороны, произошла потеря важнейшей функции степей – связывание углерода, и, соответственно, образовались гигантские площади, которые стали источником поступления оксида углерода в атмосферу, влияющего на изменение климата (эффект «глобального потепления»). В условиях повышения среднегодовой температуры в Северном полушарии (0,6±0,2°С за 1901-2000 гг.) наблюдается аридизация климата, которая особенно ложна проявиться в крае, поскольку регион находится в экотональной полузасушливой лесостепной зоне. Сильное антропогенное изменение растительности и почв таких субаридных зон ведет к развитию опустынивания. Климатические изменения, экологически и экономически обусловленная неэффективность сельского хозяйственного производства приводят к серьёзным последствиям в социальной сфере. Разрушается устоявшаяся структура природопользования, происходит обнищание населения, потеря жизненных ориентиров, массовые миграции населения [15]. Все вышеизложенное обусловливает актуальность учета экологической составляющей при ведении и планировании сельскохозяйственного производства. Целью проекта, рассчитанного на два года, является изучение прямых и обратных связей в системе климат – почвы – растительность – сельскохозяйственное производство и обоснование целесообразности перехода на адаптивно-ландшафтное землепользование с учетом исторических реконструкций растительного покрова на территории Кулунды.


Современное состояние исследований в данной области науки, сравнение ожидаемых результатов с мировым
Поскольку проект направлен на изучение прямых и обратных связей в системе климат – почвы – растительность – сельскохозяйственное производство и ставит своей задачей обоснование целесообразности перехода на адаптивно-ландшафтное землепользование с учетом исторических реконструкций растительного покрова, он затрагивает научные теории и идеи различных наук. Основными территориями, где располагаются и изучаются степные экосистемы являются Россия, Казахстан и Украина (страны бывшего СССР). Благодаря работам В.В. Докучаева (1936, 1952), А.А. Алёхина (1925, 1951, 1986), Е.М. Лавренко (1940), Ю.Г. Саушкина (1947), В. Г. Быкова, 1979, В.Г. Мордковича (1982), А.А. Чибилева (1990, 1992, 1998), В.С. Левыкина (2005, 2006) была изучена структура и функционирование степного биома, проанализирована история сельскохозяйственного освоения и его последствия, заложены основы новой науки – степеведения как интегрального учения о степи. Одним из современных направлений исследований является оценка биосферных функций и экосистемных услуг природных ландшафтов степной зоны России, в т.ч. и в связи с депонированием углерода (А.А. Тишков, 1993, 2003, 2004, 2005). В развитие идей степеведения С.В. Левыкиным (2006, 2008) разработана теория управления земельными ресурсами агроэкосистем на основе сохранения и реабилитации ландшафтно-биологического разнообразия степей. Одно из важнейших положений этой теории определяет необходимость социально-экономического развития степных территорий в рамках аграрно-природоохранного компромисса, под которым понимается обеспечение продовольственной безопасности России при условии сохранения ландшафтного и биологического разнообразия территории. В агрономической науке близкие идеи развивают сторонники адаптивно-ландшафтных систем землепользования (Кирюшин, 1993, 1997), учитывающих: общественные потребности в продукции сельского хозяйства; агроэкологические параметры земель (природно-ресурсные свойства); агроэкологические требования сельхозкультур, их адаптивный потенциал, средообразующее влияние и др. Сущность адаптивно-ландшафтной системы заключается в том, что эффективное хозяйственное использование земель ведется с учетом их дифференциации по агроэкологическим группам в соответствии с конъюнктурой рынка, наличием природных и производственных ресурсов, которые обеспечивают устойчивость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия (Кузнецов, Егоров, 1997, 2001; Никифоров, 1999; Кирюшин, Фрумин, 2004) . В работах иностранных исследователей (Р. Босх, Й. Байс (2008, 2009) Нидерланды) рассмотрены вопросы внедрения вышеизложенных идей в виде комплексного развития сельскохозяйственных регионов, в т.ч. масштабного восстановления степей с сочетанием эффективного животноводства и высокого уровня агробиоразнообразия, разработаны вопросы охраны природы с агро-менеджментом и повторным использованием деградированных земель. Особое внимание экологической составляющей в эффективности сельскохозяйственного производства стало уделяться в связи с проблемами антропогенного изменения глобального климата. Актуализация исследований произошла в 90-х гг. прошлого века. В России разработаны следующие документы: Стратегический прогноз изменений климата Российской Федерации на период до 2010-2015 г. и их влияния на отрасли экономики России (Бедрицкий и др., 2008); Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории России (Бедрицкий и др., 2008); Климатическая Доктрина Российской Федерации (2009), в которой впервые сформулирована позиция страны по отношению к проблеме изменения климата, определены национальные приоритеты и задачи по адаптации. После фундаментальных работ М.И. Будыко (40-70-е гг. 20 века) в настоящее время выделяются исследования Г.В. Грузы (1986), Э.Я. Раньковой (1999), В.Ф. Логинова (2008), А.А. Величко (2003), Ю.П. Переведенцева (2009), А.В. Кислова (2001) и др. Большинство этих работ посвящено глобальным оценкам в пределах Земли или Северного полушария, а также территорий России. Построены прогнозные модели климата, в частности, для территории России на сайтах ГГО и ИГЭК приводятся результаты расчетов будущих изменений климата с помощью ансамбля из 16 глобальных моделей общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАО) нового поколения (CMIP3) для сценариев роста парниковых газов и аэрозоля SRES B1, A1B и А2 для начала (2011- 2030 гг.), середины (2041-2060 гг.) и конца (2080-2099 гг.) XXI века, осредненные за 20 лет по отношению к базовому климатическому периоду 1980-1999 гг.


Новизна подхода в решении обозначенной проблемы
Новизной проекта (инновационным предложением) является комплексный интегрированный подход к решению агро-эколого-экономических вопросов землепользования с учетом интересов сельского хозяйства в условиях изменения климата и сохранения биоразнообразия степных биомов суши. Впервые для территории Кулунды будут выявлены исторические хозяйственно-культурные типы человеческих сообществ с момента заселения территории древними людьми и проведена реконструкция растительного покрова степных экосистем. На основе оценки трендов климатических данных за двухсотлетнюю историю хозяйственного использования территории будут представлены прогнозные варианты сценариев климатических изменений в случае восстановления лесных участков и пастбищ. На основе SWOT-анализов существующего типа сельскохозяйственного производства будут разработаны общие рекомендации реформирования сельскохозяйственного производства к изменившимся экологическим условиям, обоснованы экономические затраты по закреплению использования под выпас залежей, а также перевод нерентабельной пашни и эрозионных земель в кормовые угодья


Описание области применения результатов научно-исследовательской работы
Проект направлен на изучение прямых и обратных связей в системе климат – почвы – растительность – сельскохозяйственное производство и обоснование целесообразности перехода на адаптивно-ландшафтное землепользование с учетом исторических реконструкций растительного покрова на территории Кулунды. Проект будет способствовать формированию инновационной природохозяйственной концепции землепользования, ориентированной на достижение природно-адаптационных и ландшафтных принципов развития сельского хозяйства в долгосрочной перспективе. Практическую ценность представляют: Материалы для мониторинга лесных сообществ на территории Кулунды (байрачные леса, гигромезофильные березовые колки, мезофильные березовые колки, островные боры), а также нового типа древесно-кустарниковых сообществ– лоховников. Материалы комплексного экологического обследования лесных и степных территорий для придания им статуса особо охраняемой природной территории (ООПТ) памятник природы регионального значения. По одного объекту «Степи окрестностей оз. Кулундинское» поданы материалы для включения их в границы планируемой ООПТ природного парка регионального значения «Кулундинский». Прогностические карты для различных сценариев климатических изменений, а также климатический прогноз для Алтайского края до 2038 г. Общие рекомендации реформирования сельскохозяйственного производства, необходимые для адаптации к изменениям экологических факторов (климатических, почвенных, состава и структуры растительности) для сельхозтоваропроизводителей, органов законодательной и исполнительной власти Российской Федерации, Алтайского края и органов местного самоуправления, научных и научно-образовательных организаций сельскохозяйственной направленности.


Имеющийся у коллектива научный задел по предлагаемому проекту, полученные ранее результаты, разработ
Руководитель проекта д.б.н. проф. М.М. Силантьева в 2008 г. защитила докторскую диссертацию по теме «Флора Алтайского края: Анализ и история формирования». Два раздела диссертационной работы были посвящены истории формирования растительного покрова и его антропогенной трансформации на территории Алтайского края. В основу были положены обобщение результатов современных ботанико-географических работ, а также палеоботанических, палеогеографических и собственных историко-архивных исследований. Основные тенденции антропогенной трансформации растительного покрова Алтайского края и его пути были рассмотрены 5 статьях, в т.ч. 2 публикации в журналах, входящих в список ВАК. Ею была предложена периодизация развития растительного покрова в голоцене для предалтайских территорий и Кулунды в частности с учетом изменения климата и хозяйственно-культурных типов этносов. В течение последних 15 лет она активно работала по теме научного направления кафедры «Антропогенные изменения растительного покрова Алтайского края и сопредельных территорий», тем самым проблема землепользования в Кулундинской степи являлась одной из частей ее работы. Неоднократно она была научным руководителем и участником договоров ФЦП «Интеграция», РФФИ, Администрации Алтайского края, международных проектов Программы развития ООН и Глобального экологического фонда. Харламова Н.Ф. представила к защите диссертацию на соискание степени кандидата географических наук «Региональные изменения климата и других компонентов природной среды». Автор более 100 научных работ, среди которых «Атлас снежно-ледовых ресурсов мира» (РАН, Москва, 1997); Атлас Алтайского края (М.: ГУГК СССР, 1991) и научно-справочный атлас «Барнаул» (климатические разделы), 2 монографии, посвященные сезонной ритмике климата и оценке изменений климата в позднем голоцене, 4 публикации по списку ВАК. Результаты работ представлялись на 6 международных и 4 всероссийских конференциях, в т.ч. на расширенном семинаре «Экологическая безопасность и устойчивое землепользование горных и степных территорий Монголии и Алтая», проведенного в рамках Научной Программы НАТО (Барнаул, 2004); IV международном симпозиуме «Степи Северной Евразии» (2006). В течение 6 лет Н.Ф. Харламова читает лекции по климату региона для немецких студентов International Summer Field School, была экспертом климатических слушаний перед Копенгагенским саммитом (ноябрь, 2009) и др. Н.Ф. Харламовой получены оценки изменения годовой температуры воздуха по метеостанции Барнаул, определена общая тенденция аридизации территории на фоне потепления, которая может не только сохраниться, но и усилиться в ближайшие десятилетия. Мироненко О.Н. в 2004 г. защитила кандидатскую диссертацию, одна из глав которой касалась истории хозяйственного освоения и использования природных ресурсов переходной зоны Алтая. В 2007 г. в соавторстве с М.М. Силантьевой опубликована «Концепция охраны и устойчивого использования растительного мира Алтайского края». В 2008 г. подготовлены разделы учебного пособия «Человек и окружающая среда», «Основы природопользования», «Формирование экологического мировоззрения как необходимый элемент устойчивого развития общества». В 2009 г. опубликовано учебное пособие «Вопросы сохранения биоразнообразия при принятии управленческих решений: пособие для управленческого персонала регионального и муниципального уровней», в котором разработаны логические схемы, помогающие принять решение в области природопользования. В последние годы проводятся исследования в сфере инновационного развития традиционных отраслей природопользовании.


Перечень основных публикаций и публичных выступлений, в которых отражены достигнутые результаты научно-исследовательских работ по проекту
-


Перечень международных, федеральных, региональных и муниципальных конкурсов, в которых проект был признан победителем
-


Текущая стадия разработки проекта
Научно-исследовательская работа


Патентная чистота научно-технического задела, его защищенность
Данный вопрос не рассматривался


Тип научно-исследовательской работы
Прочее


Описание основных ожидаемых научных результатов
Впервые для территории Кулунды будут выявлены исторические хозяйственно-культурные типы человеческих сообществ с момента заселения территории древними людьми. Впервые для Сибири (внутриконтинентальной территории России) будет проведена реконструкция растительного покрова степей и выявление адвентивного элемента растительного покрова. На основе оценки трендов климатических данных за двухсотлетнюю историю хозяйственного использования территории впервые будут представлены прогнозные варианты сценариев климатических изменений в случае восстановления лесных участков и пастбищ. Впервые на основе SWOT-анализов существующего типа сельскохозяйственного производства будут разработаны общие рекомендации реформирования сельскохозяйственного производства к изменившимся экологическим условиям, обоснованы экономические затраты по закреплению использования под выпас залежей, а также перевод нерентабельной пашни и эрозионных земель в кормовые угодья.


Ожидаемая научная, научно-техническая продукция
Серия научных статей общим объемом 5 п. л.


Срок реализации Проекта (месяцев)
24


Необходимый объем финансирования (тыс. руб.)
500


Ключевые слова

Биоконтроль, Биологическая вариативность, Биология / биотехнология, Биохимия/биофизика, Ветеринария, Генная инженерия, Животноводство / земледелие, Загрязнение воды / водообработка, Загрязнение воздуха /обработка воздуха, Загрязнение почвы, Зерноводство, Измерение и детекция загрязнений, Клеточная и молекулярная биология, Микробиология, Модели социально-экономического развития, экономические аспекты, Молекулярный дизайн, Окружающая среда, Пестициды, Покрытие семян, Садоводство, Сельское хозяйство, Сельскохозяйственная техника /технология, Стихийные бедствия, Тесты и испытания in vitro, Техника и технология охраны окружающей среды, Технологии дистанционного сбора данных, Токсикология, Точное земледелие, Экология, Энзимология /белковая инженерия / ферментация


Графические, презентационные, текстовые и иные материалы к проекту

-