Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

«Земля – важнейшая часть окружающей природной среды, характеризующаяся пространством, рельефом, климатом, почвенным покровом, растительностью, недрами, водами…» [1]. Такое определение окружающей человека природной среды вводит в науку о землепользовании достижения из многих смежных наук: геоморфологии, климата, почвы и растительности, речных систем и карьеров открытой добычи полезных ископаемых.

Но пока в России преобладает антропоцентризм, когда вся поверхность суши объявляется безусловным достоянием человека: «Земельные ресурсы на территории России по их пригодности для различных видов землепользования классифицируются следующим образом: по категориям земель; по видам угодий; по качественному и экологическому состоянию; по административно-территориальной принадлежности; по формам собственности» [2]. Здесь нет видов землепользования, необходимых для сохранения потомкам природной среды.

Из [3] видно, что Росстат вообще не публикует сводные данные по всем муниципалитетам страны, хотя принято считать их за элементарные единицы административно-территориальной принадлежности. В таблицах есть федеральные округа [4] и субъекты Федерации.

С изменением климата острее встают задачи охраны окружающей природной среды.

На окружающую среду уже влияют значительные изменения климатических режимов во всем мире, что приводит к использованию более сложных и, следовательно, более дорогих цепочек поставок биомассы и биоэнергии. Представленные подходы следует учитывать в предстоящих исследованиях и практике для обеспечения устойчивого лесопользования [5].

Цель исследования – выявление закономерностей за 1970–2020 гг. коэффициента динамичности распределений земель по категориям кадастра Волжского района Республики Марий Эл (РМЭ).

Материалы и методы исследования

Данные были выписаны из ежегодных отчетов о структуре земель по площади территории района по семи категориям кадастра (табл. 1).

Колебательная адаптация в природе требует данные длиной ряда не менее 50 лет, чтобы выявить поведение лиц, принимающих решения. Характер процесса поведения определяется коэффициентом динамичности KD по формуле

KD = (SF – ST) / ST, (1)

где SF – фактическое значение общей площади и земель по категориям (табл. 1), га; ST – расчетное по тренду значение площади, га. Чем больше ST, тем динамичнее распределение.

Динамика за 50 лет характеризуется двухчленной формулой тренда

(2)

где y – зависимый от переменной показатель, x – переменная, влияющая на показатель, a – g – параметры тренда (2), которые идентифицируются в программной среде CurveExpert-1.40.

Динамика земель по тренду. Результаты после идентификации (2) двухчленного тренда для описания динамики площади (табл. 1) земель даны в табл. 2 и на рис. 1.

Все земли, по табл. 2, изменяются по закону Вейбулла до достижения минимального значения площади в 91346 га. За 50 лет снижение произошло по закону Лапласа (в математике), Мандельброта (в физике), Ципфа-Перла (в биологии) и Парето (в эконометрике). Динамичность доказывается тем, что дополнительно к тренду получены еще шесть колебаний, а для земель сельхозназначения таких вейвлет-сигналов оказалось 16. Коэффициент динамичности позволяет отказаться от выявления вейвлетов и по тренду вычислять его по формуле (1).

Земли у населенных пунктов по первому члену тренда снижаются по модифицированному нами закону Мандельброта, но этому по второму члену противостоит биотехническое стремление людей увеличивать площадь своего обитания. Площадь данной категории земель, по графику на рис. 1, с годами уменьшится.

Коэффициент динамичности за 50 лет. Результаты расчетов по (1) даны в табл. 3.

Таблица 3

Коэффициент динамичности распределения земель Волжского района РМЭ

Максимумы по модулю у коэффициента динамичности наблюдаются: 1 категория – 0.0799 в 1992; 2 – 0.0177 в 1976; 3 – 0.2384 в 1998; 4 – 0.0018 в 2000; 5 – 0.2714 в 1992; 6 – 0.0160 в 1999; 7 – 6.4204 в 2020; все земли Волжского района РМЭ – 0.0135 в 1977 г. Наиболее динамичными являются земли запаса (категория 7).

Коэффициент динамичности имеет волновую природу, и поэтому его модель в виде суммы асимметричных колебаний (вейвлет-сигналов) получает волновую формулу [4] вида

,

,

, (3)

где y – показатель, i – номер члена модели (3), m – количество членов в уравнении (3), x – объясняющая поведение переменная, a1...a8 – параметры (3), которые получают числовые значения в процессе структурно и параметрической идентификации в среде CurveExpert-1.40, Ai – половина амплитуды вейвлета (по оси y), pi – полупериод колебания (по оси x).

Изменение во времени коэффициента динамичности. После структурной и параметрической идентификации (3) появились колебания, у которых параметры даны в табл. 4.

Наибольшие количества составляющих получились у земель промышленности (девять) и земель запаса (восемь). Кратко рассмотрим полупериоды колебаний a5i в 1970 г.

Для земель сельхозназначения с 1970 г. наблюдается постоянный полупериод в 5.09737 года, то есть период колебания равен двум советским пятилеткам. Получается, что в России полностью сохранилась советская система землепользования в сельском хозяйстве, и она направлена на рост динамичности (положительный знак). При этом первое и третье колебания направлены против (отрицательный знак) роста коэффициента динамичности, но они успокаиваются с увеличением периода колебания от 2×5.74377 ≈ 11.5 лет. В 1970 г. первый цикл динамичности был равен среднему циклу солнечной активности, в 2020 г. он составил 19 лет, а к 2070 г., по формуле из табл. 4 (если земельная политика не изменится), уже чуть больше 26 лет. Такова расслабленность в динамике земель сельскохозяйственного назначения. По третьей волне произойдет торможение роста динамичности: 1970 г. с периодом 2×2.34334 ≈ 4.7 года, в 2020 – 4.3 года, а по прогнозу к 2070 – 3.9 года. Такое учащение (рис. 2) уже опасно.

Однако по амплитуде все три колебания уменьшаются. Это, по-видимому, позволяет и дальше не обращать специалистам внимания на экологическое распределение земель.

Динамичность земель промышленности. Наибольшее количество вейвлетов получила категория земель промышленности, транспорта… (рис. 3). По максимуму коэффициента корреляции 0.2384 в 1998 г. третья категория по динамичности занимает третье место после земель запаса и лесного фонда.

Из 9 вейвлетов четвертый получил постоянный период 2×2.73256 ≈ 5.5 лет, что ближе к половине среднего цикла солнечной активности в 11.3 года. Остальные периоды на 1970 г. по рейтингу снижения опасности: № 7 – 2.4 года с уменьшением; № 5 – цикл 3.8 года со снижением; № 3 – 4.8 года со снижением периода; № 1 – 19.3 года со снижением; № 3 – 4.8 года с повышением периода; № 9 – 8.2 года с повышением; № 8 – 44.1 года с увеличением.

Четвертое колебание является переходным от ретроспективы до 1970 г. При этом у всех колебаний в будущем снижается амплитуда, и земли промышленности мало изменятся. Все вейвлеты являются конечномерными, причем они проявляются только до 2020 г.

Динамичность земель запаса. Категория (рис. 4) является отходами землеустройства.

Особо опасными становятся вейвлеты № 1 и № 4, так как сильно влияют на будущее.

Амплитуда вейвлета № 1 изменяется по степенной функции, а у № 4 – по закону двойного роста (аномальному биотехническому закону). Вейвлеты № 3, № 5–7 являются конечномерными, так как их влияние осталось в прошлом. А остальные вейвлеты, хотя и являются конечномерными, но они продолжатся и после 2020 г. Поэтому земли запаса требуют особого внимания. Известно, что в лучших хозяйствах муниципалитетов земли запаса равны нулю.

Динамичность остальных категорий. Графики приведены на рис. 5.

Коэффициент динамичности этих категорий земель получил по одному вейвлету. Все они за 50 лет получили колебания, которые чаще всего появляются из-за неосознанного поведения людей в землепользовании и землеустройстве. Нужно перенять опыт Финляндии.

Периоды колебаний со временем нарастают, и в 1970 г. они были равными: 2 категория 10.1 года, то есть населенные пункты в советское время имели 10-летний цикл развития; особо охраняемые территории – 10.6 года; земли лесного фонда – 8.8 года; земли водного фонда – 13.4 года; все земли Волжского района – 9.1 года. В основном в нашей стране явно преобладали циклы пятилеток в землеустройстве и в динамичности категорий земельного фонда.

Заключение

В условиях Российской Федерации в территориальном планировании и прогнозировании необходимо учитывать коэффициенты динамичности у всех земель и по категориям по площади для всех муниципалитетов, при этом не менее чем за 50 лет, с 1970 г.

Из примера Волжского района Республики Марий Эл видно, что земли сельхозназначения имеют противоречивые три колебания, которые снижаются по амплитуде до 2070 г. Наибольшее количество колебаний за 50 лет произошли для двух категорий земель: 3 категория (земли промышленности) – девять вейвлетов, 7 категория (земли запаса) – восемь колебаний.

Максимумы по модулю у коэффициента динамичности наблюдаются: 1 категория – 0.0799 в 1992; 2 – 0.0177 в 1976; 3 – 0.2384 в 1998; 4 – 0.0018 в 2000; 5 – 0.2714 в 1992; 6 – 0.0160 в 1999; 7 – 6.4204 в 2020; все земли Волжского района РМЭ – 0.0135 в 1977 г. Наиболее динамичными являются земли запаса (категория 7).

Для земель сельхозназначения с 1970 г. наблюдается постоянный полупериод в 5.09737 года. Получается, что в России сохранилась советская система учета землепользования в сельском хозяйстве, и она направлена на рост динамичности (положительный знак). При этом первое и третье колебания направлены против (отрицательный знак) роста коэффициента динамичности. Наблюдается ритмичность в динамике земель сельскохозяйственного назначения. Однако по третьей волне произойдет торможение динамичности: 1970 г. с периодом 2×2.34334 ≈ 4.7 года, в 2020 – 4.3 года, а по прогнозу к 2070 – 3.9 года. Такое учащение уже опасно.

Особо опасными становятся вейвлеты № 1 и № 4 динамичности земель запаса, так как сильно влияют на будущее распределение земель Волжского района РМЭ по отдельным категориям земельного кадастра. Вейвлеты № 3, № 5–7 остались в прошлом. А остальные вейвлеты продолжатся и после 2020 г. Поэтому земли запаса требуют особого внимания. Известно, что в лучших хозяйствах муниципалитетов земли запаса равны нулю.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда науки в рамках научного проекта «19-45-240004р_а Прогноз эколого-экономического потенциала возможных «климатических» миграций в Ангаро-Енисейском макрорегионе в меняющемся климате XXI века».