Адаптивно-ландшафтные системы земледелия

 

Адаптивно-ландшафтные системы земледелия являются следующим этапом развития зональных систем земледелия. Их разработка подразумевает рациональное размещение в условиях конкретного ландшафта сельскохозяйственных культур и сортов - в соответствии с их агроэкологическими и агротехнологическими требованиям.

На смену зональной системы земледелия пришло понятие адаптивно-ландшафтная, имея ввиду адаптацию не только к природным, но и производственным факторам. (Хабиров, и др., 2003).

Строго говоря, адаптивно-ландшафтная система земледелия - это система использования земли определенной экологической группы, ориентированная на производство продукции экономически и экологически обусловленного количества и качества в соответствии с общественными (рыночными) потребностями, природными и производственными ресурсами, обеспечивающая устойчивость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия (Кирюшин, 2000).

Для формирования адаптивно-ландшафтной системы, эффективно работающей в условиях конкретного ландшафта, необходимо решение целого ряда информационно-методических задач:

) анализ агроландшафта, климатических и организационно-экономических условий хозяйства. Проведение агроэкологической группировки земель;

) уточнение существующей или обоснование проективной специализации хозяйства;

) разработка природоохранных организаций территорий землепользования. Проведение землеустроительных работ (выделение пашни, сенокосов, пастбищ, экологических рекреаций);

) распределение пашни по агроэкологическим группам для организации адаптированных к агроландшафту севооборотов и сельскохозяйственных культур в них;

) обоснование структуры посевных площадей и систем севооборотов;

) проектирование системы удобрения, химической мелиорации (известкования) и воспроизводства органического вещества почвы;

) разработка ресурсосберегающей почвозащитной системы обработки почвы;

) разработка и обоснование системы защиты растений от вредных организмов (болезней, вредителей и сорняков);

) обоснование и расчет основных показателей системы семеноводства и сортовых посевов;

) разработка адаптивных систем обустройства природных (естественных) кормовых угодий, включающая определение способов их использования, методов их улучшения;

) расчет экологической и энергетической эффективности АЛСЗ;

) оформление проекта АЛСЗ;

) разработка системы производственного агроэкологического мониторинга;

) разработка локальной агрогеоинформационной системы (Холзанов, 2002).

Ключевым моментом в разработке адаптивно-ландшафтной системы земледелия является адаптивно-ландшафтное землеустройство.

 

Принципы адаптивно-ландшафтного землеустройства

Адаптивно-ландшафтное землеустройство предусматривает последовательное решение следующих задач:

) агроэкологическую типизацию земель по ресурсам и лимитирующим факторам почвенного плодородия, тепла, влаги и потенциала развития деградационных процессов;

) формирование природоохранной инфраструктуры агроландшафта;

) уточнение специализации хозяйства и схемы размещения севооборотов по территории - на базе комплексного анализа природно-хозяйственных ресурсов и эффективности их использования (Васенев 2002).

При разработке по конструированию оптимальной структуры агроландшафтов должны быть выполнены, по крайней мере, как правило, следующие работы:

    анализ землепользования с использованием имеющихся планово-картографических материалов и проведение при необходимости дополнительных исследований для уточнения земельных угодий (площадей, полей, рабочих участков);

-   на топографическом плане использования территории выделить элементарные водосборы, в пределах которых установить фактическое состояние земельных угодий и оценка перспектив их возможной трансформации;

-   группировка водосборов агроландшафтных массивов, однородных по почвенным параметрам, форме, крутизне склонов, длине, экспозиции и другим показателям качества земель, с выделением агроэкологическиех групп земель, каждая, из которых характеризуется своим способом использования с экономически оправданной и экологически допустимой интенсивностью в соответствующих севооборотах;

    выявление земель, нуждающихся в мелиорации, а также степень и виды необходимых мелиораций и культуртехнических работ.

По результатам выполненной работы оформляется землеустроительное дело, состоящее из картографических, табличных материалов и пояснительной записки (Якушев, Семенов, 2004).

В основе адаптивно-ландшафтного землеустройства лежат географические координированные данные оценки земель

 

1.2 Агроэкологическая оценка земель

 

Научные основы агрономической оценки земель в России были заложены В.В. Докучаевым и сформулированы в его книге «Наши степи прежде и теперь». В дальнейшем стали развиваться два основных направления агрономической оценки земель - создание агропроизводственных группировок почв и бонитировок почв

 

Агропроизводственные группировки почв

С 1950-х годов основным материалом, характеризующим земельный фонд хозяйств, являются крупномасштабные почвенные карты и интерпретирующие их агропроизводственные группировки почв. К середине 1960-х годов В.М. Фридландом была разработана классификация агропроизводственных группировок, состоящая из трёх категорий. В первой категории почвы группируются в соответствии с их агрономическими свойствами по отношению к конкретной сельскохозяйственной культуре, во второй - по отношению к определённым экологическим группам культур, в третьей - по “общим растениеводческим качествам” (В.М. Фридланд, 1966). Агропроизводственные группировки, относящиеся к первым двум категориям, получили ограниченное распространение (главным образом - при оценке пригодности почв для возделывания чая, винограда, некоторых овощных культур), а наибольшее распространение получили группировки, относящиеся к третьей категории, оценивающие почву как среду для возделывания широкой группы культурных растений (В.И. Кирюшин, 1996). Такие группировки по существу имеют мелиоративный характер, объединяя почвы в зависимости от необходимости применения тех или иных мелиоративных мероприятий различной степени сложности, специальной обработки, внесения повышенных доз удобрений и других мероприятий. Необходимость создания агропроизводственных группировок почв при проведении почвенно-картографических исследований сельскохозяйственных предприятий была установлена нормативно, для различных регионов были созданы методические указания, описывающие методику создания данных группировок (М.Ф. Люжин, 1977; Полевое исследование…, 1990). Агропроизводственные группировки этого типа, основанные на излишне буквальном истолковании понятия “почва - зеркало ландшафта”, критикуются за недостаточную оценку и учёт геоморфологических, литологических, гидрологических, микроклиматических условий (В.И. Кирюшин, 1996). В последующем, концепция агропроизводственных группировок получила развитие в работах Н.П. Сорокиной в направлении большего учёта геоморфологических и литологических условий местности (Н.П. Сорокина, 1995; Н.П. Сорокина, 2006), однако эти разработки не получили широкого практического применения.

 

Бонитировка почв

Под бонитировкой почв обычно понимается сравнительная количественная оценка земель их производительности при сопоставимых уровнях интенсивности земледелия. Величины баллов бонитетов почв должны быть пропорциональны урожайности определенных сельскохозяйственных культур (или групп культур, близких по экологическим требованиям), в отношении которых проводится бонитировка почв (Карманов, 1980). В последнее десятилетие в системах агропроизводственной бонитировки почв ускоренно развивались агроэкологические подходы (Карманов, 1990)

На основе обобщения многолетних результатов работ по агропроизводственной бонитировки земель в 70-е и 80-е годы была сформулирована универсальная методология агроэкологической оценки земель.

 

1.2.3 Общая методология агроэкологической оценки земель по ФАО

В настоящее время в различных странах накоплен достаточно большой опыт земельно-оценочных работ. Методически наиболее разработанными и широко используемыми во всех странах Мира являются подходы, основанные на методике оценок земель ФАО(Framework…, 1976; FAO, 1978), а также агроэкологические подходы бонитировки почв, разработанные отечественными исследователями (Гаврилюк, 1984; Карманов, 1980; Шишов и др., 1991).

В общем виде землепользование в подходах ФАО определяется как вид человеческой деятельности, которая непосредственно связана с землей, используется ее ресурсы или воздействует на нее. Технически все виды деятельности, проводимые на земле для целей получения продукции или каких-либо услуг (отдых, охрана природы и др.) является землепользованием. Для более детального описания землепользования применяется термин «тип использования земель».

Детальность характеристики типа землепользования предопределяется масштабом работ и спецификой региона.

«Пригодность земель» в данном случае выражается оценкой соответствия свойств земель экологически требованием определенному землепользованию.

Структура классификации пригодности земель ФАО состоит из четырех уровней:

    порядок (отражает вид пригодности);

-   класс (указывает степень пригодности);

-   подкласс (перечисляет виды ограничений) и

-   единица (приводит различия в возможных направления использования).

Выделяют следующие порядки пригодности земель:

) S - земли, постоянное использование которых для выращивания данной культуры дает прибыль, удовлетворяющую вложенным затратам, без риска возникновения неблагоприятных экологических последствий;

) N - земли, свойства которых не позволяют возделывать данную культуру.

Выделяют 6 основных классов пригодности земель:

) S1 - класс высокой пригодности - характеризуется получением урожая составляющего более 80% от такового, выраженного в оптимальных условиях при отсутствии специальных материальных затрат; никаких дополнительных вложений не требуется;

) S2 - класс средней пригодности - характеризуется получением от 40% до 80% от оптимального урожая при отсутствии затрат; необходимы дополнительные вложения, которые в итоге экономически выгодные;

) S3 - класс ограниченной пригодности - характеризуется получением 20-40% от оптимального урожая при отсутствии затрат; необходимы вложения, которые экономически выгодны только в благоприятных условиях;

) N - класс временно непригодных земель - характеризуется получением <20% от оптимального урожая; никакие вложения не могут повысить урожайность культур в данных условиях;

) N2 - класс постоянно непригодных земель;

) NR - класс неуместного использования земель.

Подкласс пригодности указывает на вид ограничений, которые ограничивают пригодности земель.

Например:

S2m - умеренно пригодные земель с ограничениями по влажности

S3me- малопригодные земли с ограничениями по влажности и температурному режиму и пр.

Таксономические уровни могут различаться по продуктивности или агроэкологическими требованиями и обозначаются S2e-1, S2e-2 и т.д. Ограничений в количестве единиц нет (Савин, 2004).

 

Основные задачи и критерии оценки земель в системе адаптивно-ландшафтного земледелия

Задачи агроэкологической оценки земель в системе адаптивно-ландшафтного земледелия заключаются в том, чтобы идентифицировать агрономически значимые параметры различающихся участков земель (в соответствии с агроэкологическими требованиями сельскохозяйственных культур и агротехнологий), определить ландшафтные связи между ними, особенности энерго-массопереноса и ландшафтно-геохимические потоки, в пределах которых возможны антропогенные преобразования. В конечном итоге агроэкологическая оценка земель определенным образом соотносится с экономической оценкой (цена земли, прибыль и т.д.), социоэкологической (условия жизни людей) и эколого-экономической (оценка ущерба от деградации земель и др.). Разрабатываемые системы агроэкологической оценки земель включает следующие составляющие: ландшафтно-экологический анализ территории, агроэкологическую оценку почв, агроэкологическую типизацию и классификацию земель, агрогеоинформационные системы по агроэкологической оценке земель. Разработку и анализ ГИС (Васенев, 2002). Оценка земель сообразуется с системой агроэкологических требований сельскохозяйственных культур, которые сопоставляются с агроэкологическими параметрами земель в процессе формирования агроэкологических типов земель (Руководство…, 2005).

 

1.2.5 Агроэкологические требования сельскохозяйственных культур

Суть адаптивно-ландшафтной системы земледелия заключается в том, чтобы исходя из биологических и агротехнических требований сельскохозяйственных растений найти отвечающую им агроэкологическую обстановку или создать ее путем последовательной оптимизации лимитирующих факторов с учетом экологических ограничений техногенеза (Кирюшин, 1996). Исходной посылкой в данном отношении является система агроэкологической оценки сельскохозяйственных культур, пользующихся спросом на рынке. Биологические и агротехнические требования культур должны быть изложены в агроэкологических паспортах сортов (Кирюшин, 1996) Чтобы выявить агроэкологические ареалы возделывания культур, необходимо отчетливо представлять их требования к агроклиматическим, почвенным, геоморфологическим, литологическим, гидрологическим и другим условиям. При этом наряду с количественными оценками продуктивности не менее важное значение имеет качественная оценка продуктивности не менее важное значение имеет качественная сторона продукции (содержание сахара, белка, крахмала и т.п.)(Кирюшин, 1996).

Сельскохозяйственные культуры и их сорта существенно различаются по требованиям к почве, климату и погоде, рельефу, другим природным факторам. Учет пространственной (а по некоторым факторам - и временной) изменчивости среды является основой рационального размещения культур (Фрумин, 2004).

 

Агроэкологическая группировка и типизация земель

Чтобы сформировать системы земледелия, адаптированные в соответствии с различными агроэкологическими факторами, необходимо соответствующим образом сгруппировать их в структурно-функциональной иерархии ландшафта, т.е. построит агроэкологическую классификацию земель. Путь к такой классификации в России завершился на стадии агропроизводственных группировок почв (Кирюшин, 1996 г.).

В.М. Фридланд разделил агропроизводственные почв на три категории. В первой категории почвы группируются в соответствии с «агрономическими качествами по отношению к какой-либо сельскохозяйственной культуре», во второй - по отношению к определенным экологическим группам культур, в третьей - по «общим растениеводческим качествам» (Фридланд, 1966).

Наибольшее распространение получили общие группировки, построенные на свойствах почв, определяющих их качество как среды для культурных растений. Большей частью они соответствуют общим принципам составления, предложенным В.М. Фридландом.

Существенным недостатком до сих пор практикуемых в России агропроизводственных группировок почв при использовании их для формирования систем земледелия является весьма ограниченная оценка и учет геоморфологических, литологических, гидрологических, микроклиматических условий (Кирюшин, 1996 г.). Вполне очевидно, что при агропроизводственной оценке земельного массива агроном сталкивается с более сложным, чем агропризводственная группа почв. Это понятие определилось в работах К.В. Зворыкина, Г.С. Гриня, В.М. Фридланда как сельскохозяйственный тип земель. По определению В.М. Фридланда, «тип земель» представляет собой территорию, единую по природным условиям сельскохозяйственного производства с единицами сельскохозяйственного пользования (полями севооборота или производственными участками, участками пастбищеоборота и т.д.) Суть новой агроэкологичекой типологии земель обусловлено требованиями адаптивно-ландшафтных систем земледелия (АЛСЗ). Исходное требование АЛСЗ определяется важнейшим системообразующим началом - агроэкологическими потребностями растений и их средообразующим влиянием. Поэтому в основу типологии положен вслед за Л.Г. Раменским агроэкологический тип земель, то есть территория однородная по условиям возделывания сельскохозяйственной культуры или близким по экологическим требованиям культур. Другое требование, вытекающее из определения АЛСЗ - экологический адрес. Она создается для определенной агроэкологической группы земель: плакорных, эрозионных, переувлажненных и т.д. Третье требование к системе земледелия как ландшафтной, означает, что каждая агроэкологическая группа земель представляет собой агроландшафт во все его структурно-функциональной иерархии с присущими ему особенностями энергомассопереноса. В этом радикальное отличие данной категории от традиционной агропрозводственной группы почв. Построение агроэкологических типов и групп земель осуществляется из первичных элементов, составляющие ландшафт. В качестве таковых рассматриваются элементарные ареалы агроландшафта (ЭАА). Под ЭАА понимают участок на элементе мезорельефа, ограниченный элементарным почвенным ареалом или элементарной почвенной структурой при одинаковых геологических, литологических, гидрологических и микроклиматических условиях. Оценка ЭАА проводится на основе агроэкологической классификации земель, раскрывающей всю совокупность агроэкологических факторов, которые необходимо принимать во внимание при формировании систем земледелия. (АЛСЗ Новосибирской области 2002).

Далее близкие по условиям возделывания сельскохозяйственных культур ЭАА объединяют в агроэкологические типы земель, т.е. участки, однородные по агроэкологическим требованиям культуры и условиям возделывания (Кирюшин, 2002).

Таким образом, предложенная схема агроэкологической типизации земель (рис.1), является каркасом для построения АЛСЗ: агроэкологической группе отвечает система земледелия; в пределах агроэкологических типов формируются севообороты, сенокосообороты, пастбищеобороты и агротехнологии; агроэкологические виды земель определяют технологические операции. Совокупность агроэкологических групп земель в пределах природно-сельскохозяйственной провинции составляет зонально-провинциальный агрокомплекс (Кирюшин, 2000 г.).

 

 

Рис. 1. Схема экологической типизации земель