Аналитический обзор методов оценки агроэкологического потенциала сельскохозяйственных ландшафтов

Авторы

  • Кожакметова Лайла Таймыровна Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева Автор https://orcid.org/0009-0007-8252-3508
  • Гульмира Адильбектеги Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева Автор https://orcid.org/0000-0002-1521-0145

DOI:

https://doi.org/10.32523/qesah507

Ключевые слова:

агроэкологический потенциал, сельскохозяйственные ландшафты, климатический потенциал продуктивности, климатическая модель, географические информационные системы, дистанционное зондирование, устойчивое сельское хозяйство

Аннотация

Устойчивое развитие сельскохозяйственного производства непосредственно зависит от эффективного использования природных ресурсов, научно обоснованной оценки климатических рисков и достоверного определения агроэкологического потенциала сельскохозяйственных ландшафтов. В условиях глобального изменения климата, деградации земельных ресурсов, дефицита водных ресурсов и усиления антропогенного воздействия совершенствование методов оценки агроэкологического потенциала становится одним из приоритетных направлений современной аграрной науки. Вместе с тем теоретические основы, особенности применения и взаимосвязи математических, биофизических, энергетических, статистических и геоинформационных моделей, используемых в международной научной литературе, до настоящего времени не получили достаточной систематизации.

Целью настоящего исследования является проведение систематического аналитического обзора современных методов оценки агроэкологического потенциала сельскохозяйственных ландшафтов. Исследование основано на сравнительном анализе, научном синтезе и методологической систематизации теоретических основ, принципов расчета, особенностей применения, преимуществ и ограничений существующих подходов к оценке.

Анализ научной литературы показал, что методы оценки агроэкологического потенциала прошли эволюционный путь развития -от простых эмпирических моделей до комплексных подходов, объединяющих пространственно-временной анализ, данные дистанционного зондирования Земли, географические информационные системы, материалы повторного анализа ERA5, статистическое моделирование и цифровые технологии. Систематически рассмотрены значение моделей Miami и Thornthwaite Memorial для оценки климатического потенциала продуктивности, роль показателей NPP, PNPP, HNPP и CRUE при оценке биологической продуктивности, а также эффективность методов Mann-Kendall, Sen's Slope, GTWR и LMG при выявлении пространственно-временных закономерностей. Кроме того, обоснована важность применения данных дистанционного зондирования Земли, географических информационных систем и технологий цифрового мониторинга для повышения точности и достоверности агроэкологических оценок.

В результате исследования систематизированы теоретические и методологические основы оценки агроэкологического потенциала и обоснованы научные преимущества комплексного применения различных методов. Показано, что интеграция различных моделей позволяет более точно оценивать продуктивный потенциал природных ресурсов, достоверно прогнозировать влияние климатических изменений и формировать научно обоснованные подходы к планированию и устойчивому развитию сельскохозяйственного производства.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Биографии авторов

  • Кожакметова Лайла Таймыровна , Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева

    Докторант 1-го курса на кафедре управления окружающей средой и инженерного дела факультета естественных наук Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилёва.

  • Гульмира Адильбектеги, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева

    Ассоциированный профессор, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева.

Библиографические ссылки

Adilbektegi, G. A., Mustafayev, Zh. S., Uvatayeva, T. K., Dulatbekova, Z. N., & Jozef, M. (2019). Quantitative and qualitative assessment of biological and ecological potential of the landscapes of southern Kazakhstan. Series of geology and technical sciences, 6(438), 96-103. https://doi.org/10.32014/2019.2518-170X.160 DOI: https://doi.org/10.32014/2019.2518-170X.160

Akhmetov, B. Zh., Kassenova, A. Zh., Merzlyakov, O. E., & Tatarintsev, L. M. (2023). Modeling sustainable agricultural land use based on the agroecological assessment of the territory. Sustainable Development of Mountain Territories, 1(15). https://naukagor.ru DOI: https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-1-17-26

Akimbekova, G., Shulenbayeva, F., Aitkhozhayeva, G., Zhumasheva, S., Khan, Y., & Daniyarova, M. (2025). Efficient Use of agricultural production resource potential: theory and practice. International Journal of Transport Development and Integration, 20(11), 4919-4927. https://doi.org/10.18280/ijsdp.201130 DOI: https://doi.org/10.18280/ijsdp.201130

Arystanov, A. Sagin, J., Karabkina, N., Arystanova, R., Yermekov F., Kabzhanova G., Bekseitova R., Aktymbayeva A., & Kutymova N. (2025). Automatic classification of agricultural crops using Sentinel-2 data in the rainfed zone of Southern Kazakhstan. Agronomy, 15(9). https://www.mdpi.com/20734395/15/9/2040 DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy15092040

Farah, A., Mohamud, M., Musse O., & Nor, B. (2025). The multifaceted impact of climate change on agricultural productivity: a systematic literature review of SCOPUS-indexed studies (2015-2024). Springer Nature Link, 6(397). https://doi.org/10.1007/s43621-025-01229-2 DOI: https://doi.org/10.1007/s43621-025-01229-2

Cénet, A.,Viaud, V., & Voisin, L. (2024). A methodological framework to enhance potential spatial planning to support agroecological transition at the scale of local territories. Land, 13(10), 1-17. https://doi.org/10.3390/land13101707 DOI: https://doi.org/10.3390/land13101707

Usman, A., & Mamman, M. (2022). Spatio-temporal analysis of dry spell for agricultural decision support in North-Central Nigeria. International Journal of Transport Development and Integration, 9(1), 1-7. https://doi.org/10.18280/eesrj.090101 DOI: https://doi.org/10.18280/eesrj.090101

Almanova, Z., Kenzhegulova, S., Kashkarov, A., Kekilbayeva, G., Ussalinov, E., Yerzhan, D., Zhakenova, A., & Zvyagin, G. (2023). Changes in soil fertility indicators after long-term agricultural use in Northern Kazakhstan. International Journal of Transport Development and Integration, 18(5), 1045-1053. https://doi.org/10.18280/ijdne.180504 DOI: https://doi.org/10.18280/ijdne.180504

Omar, A. O., Alasow, A. A., Farah, A. A., & Shahid, Sh. (2025). Spatiotemporal analysis of agricultural drought severity and hotspots in Somaliland. International Journal of Transport Development and Integration, 19(11), 4135-4146. https://doi.org/10.18280/ijsdp.191104 DOI: https://doi.org/10.18280/ijsdp.191104

Babyenda, P., Kabubo-Mariara, J., & Odhiambo, S. (2023). Climate variability and agricultural productivity in Uganda. African Journal of Agricultural and Resource Economics, 18(1), 14-38. https://doi.org/10.53936/afjare.2023.18(1).2 DOI: https://doi.org/10.53936/afjare.2023.18(1).2

Bouteska, A., Taimur Sharif, T., Faruk Bhuiyan, F., & Zoynul, M. A. (2024). Impacts of the changing climate on agricultural productivity and food security: evidence from Ethiopia. Journal of Cleaner Production, 449, 141793. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.141793 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.141793

Borankulova, G., Altybayev, G., Tungatarova, A., Yeraliyeva, B., Dulatbayeva, S., Murzakhmetov, A., & Bekbolatov, S. (2025). Development of real-time water-level monitoring system for agriculture. Sensors, 25(17), 1-20. https://doi.org/10.3390/s25175564 DOI: https://doi.org/10.3390/s25175564

Putra, B. D., Salman, D., Nadja, R., & Jamil, M. H. (2025). Mapping and categorizing Self-Help Agricultural Training Centers (SARTC) in South Sulawesi, Indonesia. International Journal of Transport Development and Integration, 19(6), 2295-2301. https://doi.org/10.18280/ijsdp.190628 DOI: https://doi.org/10.18280/ijsdp.190628

Zouré, Ch. O. (2025). On the performance of traditional agroecological practices in mitigating the effects of climate variability on ecosystems: a case study in Northern Burkina Faso. Applied and Environmental Soil Science, 2025, 8855588. https://doi.org/10.1155/aess/8855588 DOI: https://doi.org/10.1155/aess/8855588

Dang, C., Shao, Z., Huang, X., Zhuang, O., Cheng, G., & Qian, J. (2023). Climate warming-induced phenology changes dominate vegetation productivity in Northern Hemisphere ecosystems. Ecological Indicators, 151(2023), 1-10. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.110326 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.110326

Pearson, D. (2020). Key Roles for landscape ecology in transformative agriculture using Aotearoa - New Zealand as a case example. Land, 9(5), 1-25. https://doi.org/10.3390/land9050146 DOI: https://doi.org/10.3390/land9050146

Shi, D., Wang, S., Zhuang, Q., Yang, Z., Wang, Y., & Jin, X. (2025). Spatiotemporal dynamics of climate potential productivity of agricultural ecosystems in Liaoning Province, China, During 1950-2023. Agronomy, 15(12), 1-24. https://doi.org/10.3390/agronomy15122697 DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy15122697

Castorena, E., Gómez, G., & Solorio, C. (2023). The agricultural potential of a region with semidry, warm and temperate subhumid climate diversity through agroecological zoning. Sustainability, 15(12), 1-18. https://doi.org/10.3390/su15129491 DOI: https://doi.org/10.3390/su15129491

Fang, G., Wang, C., Dong, T., Wang, Z., Cai, C., Chen, J., Liu, M., & Zhang, H. (2025). A landspace-clustering zoning strategy to map multi-crops in fragmented Cropland Regions using Sentinel-2 and Sentinel-1 imagery with feature selection. Agriculture, 15(2), 1-25. https://doi.org/10.3390/agriculture15020186 DOI: https://doi.org/10.3390/agriculture15020186

Faraslis, I., Dalezios, N., Alpanakis, N., Tziatzios, G., Spiliotopoulos, M., Sakellariou, S., Sidiropoulos, P., Dercas, N., Dominguez, A., Martinez-López, J., López-Urrea, R., Karam, F., Amami, H., & Nciri, R. (2023). Remotely sensed agroclimatic classification and zoning in water-limited mediterranean areas towards sustainable agriculture. Remote Sensing, 15(24), 1-26. https://doi.org/10.3390/rs15245720 DOI: https://doi.org/10.3390/rs15245720

García, J., Isaza, S., & Castaneda, D. (2024). Los faros agroecológicos: una metodología para el escalamiento de la agroecología en América Latina. Revista Brasileira de Educação do Campo, 7(2022), 1-24. https://doi.org/10.20873/uft.rbec.e13853 DOI: https://doi.org/10.20873/uft.rbec.e13853

Karatayev, M., Clarke, M., Salinkov, V., Beksetova, R., & Nizamova, M. (2025). Monitoring climate change, drought conditions and wheat production in Eurasia: the case study of Kazakhstan. Cell Press journal, 8(1), 1-13. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e08660 DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e08660

Zhang, L., Xiao, O., Yu, H., Zhao, T., Liu, S., Yang, L., He, Y., Luo, Y., & Lu, Y. (2022). Effects of climate changes on the pasture productivity from 1961 to 2016 in Sichuan Yellow River Source, Qinghai-Tibet Plateau, China. Frontiers. 10(2022), 1-11. https://doi.org/10.3389/fevo.2022.908924 DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.908924

Bi, M., Ren, F., Xu, Y., Guo, X., Zhou, X., Bersselaar, D., Li, X., & Ren, H. (2025). Impact assessment of climate change on climate potential productivity in Central Africa based on high spatial and temporal resolution data. Land, 14(8), 1-16. https://doi.org/10.3390/land14081535 DOI: https://doi.org/10.3390/land14081535

Bi, M., Wan, L., Zhang, Zh., Zhang, X., & Yu, Ch. (2023). Spatio-temporal variation characteristics of North Africa’s climate potential productivity. Land, 12(9), 1-17. https://doi.org/10.3390/land12091710 DOI: https://doi.org/10.3390/land12091710

Mehmood, K., Anees, Sh., Rehman, A., Rehman, N., Muhammad, S., Shahzad, F., Liu, Q., Alharbi, S., Alfarraj, S., Ansari, M., & Khan, W. (2024). Assessment of climatic influences on net primary productivity along elevation gradients in temperate ecoregions. Trees, Forests and People, 18(2024), 1-20. https://doi.org/10.1016/j.tfp.2024.100657 DOI: https://doi.org/10.1016/j.tfp.2024.100657

Cossel, M., Scordia, D., Altieri, M., & Gresta, F. (2025). Spotlight on agroecological cropping practices to improve the resilience of farming systems: a qualitative review of meta-analytic studies. Frontiers, 7(2025), 1-16. https://doi.org/10.3389/fagro.2025.1495846 DOI: https://doi.org/10.3389/fagro.2025.1495846

Mustafayev, Zh., Skorintseva, I., Toletayev, A., Kuderin, A., & Omarov, A. (2024). Assessment of soil resources of agricultural landscapes in Turkestan region of the Republic of Kazakhstan based on agrochemical indexes. Open Geosciences, 16(1), 1-14. https://doi.org/10.1515/geo2022-0652 DOI: https://doi.org/10.1515/geo-2022-0652

Mustafayev, Zh., Medeu, A., Skorintseva, I., Bassova, T., & Aldazhanova, G. (2024). Improvement of the Methodology for the Assessment of the AgroResource potential of agricultural landscapes. Sustainability, 16(1), 1-16. https://doi.org/10.3390/su16010419 DOI: https://doi.org/10.3390/su16010419

Mustafayev, Zh., Toletayev, A., Skorintseva, I., Bassova, T., & Omarov, A. (2024). Assessment of the agrobiological resources of agricultural landscapes in the Turkestan Region of the Republic of Kazakhstan under changing climate conditions. Hydrometeorology and ecology, 113(2), 113-127. https://doi.org/10.54668/2789-6323-2024-113-2-113-127 DOI: https://doi.org/10.54668/2789-6323-2024-113-2-113-127

Mustafayev, Zh. (2017). Agricultural land reclamation in Kazakhstan: development, analysis, and evaluation. Environmental Engineering, 1(2017), 87-93. https://cyberleninka.ru/article/n/melioratsiya-selskohozyaystvennyh-zemel-v-kazahstane-razvitie-analiz-i-otsenka

Mustafayev, Zh., & Ryabtsev, A. (2012). Adaptive-landscape land reclamation in Kazakhstan. (Adaptivno-landshaftnyye melioratsii zemel’ v Kazakhstane in Russian). Taraz: BIG NEO-SERVICE.

Conserva, M., Wilson, A., Stanton, C., Batchu, V., & Gulshan, V. (2025). Mapping farmed landscapes from remote sensing. arXiv. https://arxiv.org/html/2506.13993v2

Nasiyev, B., Karynbayev, A., Mukhambetov, B., Ongayev, M., Nurgaziyev, R., Akhmetaliyeva, A., Sungatkyzy, S., Auzhanova, M., & Okshebayev, A. (2025). Development of agriculture under the influence of ESG principles: opportunities for sustainable soil management. International Journal of Sustainable Development and Planning, 20(5), 2115-2125. https://doi.org/10.18280/ijsdp.200527 DOI: https://doi.org/10.18280/ijsdp.200527

Plokhikh, R., Shokparova, D., Fodor, G., Berghauer, S., Tóth, A., Suymukhanov, U., Zhakupova, A., Varga, I., Zhu, K., & Dávid, L. (2023). Towards sustainable pasture agrolandscapes: a landscape-ecologicalindicative approach to environmental audits and impact assessments. Sustainability, 15(8), 1-15. https://doi.org/10.3390/su15086913 DOI: https://doi.org/10.3390/su15086913

Pashkov, S. V., & Mazhitova, G. Z. (2021). Digitalization of agriculture in Kazakhstan: regional experience. Geographical Bulletin, 4(59), 27-41. https://cyberleninka.ru/article/n/tsifrovizatsiya-zemledeliya-v-kazahstane-regionalnyy-opyt/viewer DOI: https://doi.org/10.17072/2079-7877-2021-4-27-41

Pashkov, S.V. (2021). Agrolandscape zoning of the North Kazakhstan Region: environmental prerequisites. Geosphere Research, 3(2021), 92-103. https://vital.lib.tsu.ru/vital/access/services/Download/koha:000722784/SOURCE1?view=true DOI: https://doi.org/10.17223/25421379/20/7

Saikia, R., Patgiri, D., Deka, B., Bharteey, P., Dutta, S., Thakuria, R., Dutta, M,. Borah, S., Sadhukhan, R., Chakraborty, R., Choudhury, V,. Saikia, P., Gogoi, D., & Das, S. (2025). Mapping agro-potential through evaluating soil suitability and crop productivity using geospatial techniques. Environmental Monitoring and Assessment, 197, 1296. https://doi.org/10.1007/s10661-025-14748-2 DOI: https://doi.org/10.1007/s10661-025-14748-2

Reingard, Ya. R., & Nezhevlyak, O. V. (2006). Problems of the agroecological assessment of the soil cover of the Omsk Region. Omsk Scientific Bulletin, 6(41), 142-144. https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-agroekologicheskoy-otsenki-pochvennogo-pokrovaomskoy-oblasti/viewer

Dib, S., & Sardou, A. (2025). Climate-resilient agriculture in Algeria: a territorial analysis of crop diversification and water management strategies. Journal of Sustainable Development and Planning, 20(7), 2829-2842. https://doi.org/10.18280/ijsdp.200708 DOI: https://doi.org/10.18280/ijsdp.200708

Anand, S., Rosa, L., Mohanty, B., Nithya, R. & Calabrese, N. (2025). Balancing productivity and climate impact: a framework to assess climate-smart irrigation. Advancing Earth and Space Sciences, 13(11), 1-16. https://doi.org/10.1029/2025EF006116 DOI: https://doi.org/10.1029/2025EF006116

Salimbayeva, R., Daulbayeva, A., Moldagazyyeva, Zh., & Yessenkulova, Zh. (2025). Analysis of soil and water pollution levels in the Karaganda Region. Geography and Water Resources, 3(2025), 11-22. https://doi.org/10.55764/2957-9856/2025-3-11-22.28 DOI: https://doi.org/10.55764/2957-9856/2025-3-11-22.28

Tamru, S., Hansen, J., Stephen Z. S., Tesfaye, A., Minten, B., Teferi, D., Radeny, M., Tesfaye, K. & Solomon, D. (2025). Climate information services enhance farmers’ resilience to climate change: impacts on agricultural productivity. Climate Risk Management, 49(2025), 1-10. https://doi.org/10.1016/j.crm.2025.100724 DOI: https://doi.org/10.1016/j.crm.2025.100724

Toletayev, A., Mustafayev, Zh., Skorintseva, I., Bassova, T., & Omarov, A. (2024). Assessment of agroclimatic resources in agricultural landscapes of the Turkestan region of the Republic of Kazakhstan. Journal of Water and Land Development, 62(7-9), 76-87. https://doi.org/10.24425/jwld.2024.151555 DOI: https://doi.org/10.24425/jwld.2024.151555

Carr, T., Addo, F., Palazzo, A., Havlik, P., Guzman, K., Ali, Z., Green, R., Hadida, G., Segnon, A., Zougmore, R., & Scheelbeek, P. (2024). Addressing future food demand in the Gambia: can increased crop productivity and climate change adaptation close the supply - demand gap? Food Security, 16(3), 691-704. https://doi.org/10.1007/s12571-024-01444-1 DOI: https://doi.org/10.1007/s12571-024-01444-1

Tursynbaev, N. A., Kuzhevskaya, I. V., Tatarintsev, L. M., & Ospanova, A. A. (2023). Assessment of the environmental state and sustainability of agrolandscape at the local level. Sustainable Development of Mountain Territories, 3(15), 662-671. https://dx.doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-3-662-671 DOI: https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-3-662-671

Guo, X., Arshad, M., Zhao, Y., Gong, Y., & Li, H. (2023). Effects of climate change and grazing intensity on grassland productivity - a case study of Inner Mongolia, China. Heliyon, 9(7), 1-8. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e17814 DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e17814

Xue, Y., Liang, H., Ma, Y., Xue, G., & He, J. (2023). The impacts of climate and human activities on grassland productivity variation in China. Remote Sensing, 15(15), 1-18. https://doi.org/10.3390/rs15153864 DOI: https://doi.org/10.3390/rs15153864

Zhu, H., & Li, C. (2025). Global climate convergence from 1980 to 2022 led to significant increase in vegetation productivity. Land, 14(3), 1-18. https://doi.org/10.3390/land14030570 DOI: https://doi.org/10.3390/land14030570

Adams, B., White, A., & Lenton, T. M. (2004). An analysis of some diverse approaches to modelling terrestrial net primary productivity. Ecological Modelling, 177(3-4), 353–391. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2004.03.014 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2004.03.014

Kong, F., Li, T., Zhang, W., Yin, P., Liu, F., Lan, T., Feng, D., Wang, X. & Yuan, J. (2024). Improvement of climate resource utilization in the southwestern hilly region through the construction of a new multi-maturing cropping system. Agronomy, 14(6), 1-16. https://doi.org/10.3390/agronomy14061154 DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy14061154

Опубликован

30.09.2026

Выпуск

Раздел

Статьи

Как цитировать

Аналитический обзор методов оценки агроэкологического потенциала сельскохозяйственных ландшафтов. (2026). Journal of Ecology and Sustainability, 156(3), 113-138. https://doi.org/10.32523/qesah507

Похожие статьи

21-25 из 25

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.