CC BY
149
УДК 6S1.58(470.S25)
ОПТИМИЗАЦИЯ АГРОЛАНДШАФТОВ БЕЛГOРOДСКOЙ OБЛAСТИ - ПУТЬ К БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
А.В. ТУРЬЯНСКИЙ, доктор экономических наук, ректор
Е.Г. КОТЛЯРОВА, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
С.Д. ЛИЦУКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, декан
Белгородская ГСХА им. В.Я. Горина
E-mail: kotlyarova@bel.ru
Резюме. Главную опасность для основных природных ресурсов - почвы и водных источников - представляют эрозионные процессы. В связи с тем, что на долю склоновых земель в Белгородской области приходится 72 %, а на долю земель, подверженных эрозии, - 5S %, что почти в 2 раза выше, чем в среднем по ЦЧЗ (28 %), это весьма актуальная проблема для региона. Стабилизировать плодородие почв, предотвратить дальнейшее ухудшение водных ресурсов невозможно, не исключив любую формуэрозии. Решение экологических проблем возможно только через совершенствование систем земледелия с ориентацией на адаптивность и биологизацию на ландшафтной основе. Под руководством академика РАСХН О.Г. Котляровой, начиная с 1981 г. в Красногвардейском районе (самом эродированном в области - 70 % земель), проведено широкомасштабное (на площади 1S2 тыс. га) освоение ландшафтных систем земледелия (ЛСЗ). В задачу исследования входило оценить эволюцию антропогенно сформированных агроландшафтов за SO-летний период освоения ЛСЗ. В результате созданаялСз удалось не только предотвратить интенсивные эрозионные потери, но и на этой основе повысить плодородие почвы. Содержание гумуса в почвах района увеличилось с 4,8 до 5,2 %. Восстановление плодородия почв отражается в повышении урожайности сельскохозяйственных культур - на 25 %. Преобразование на ландшафтной основе увеличило общую биологическую емкость территории в 2,2 раза. Это положительно сказалось на интенсивности круговорота веществ - обменная биологическая емкость возросла на S2 %. Интенсификация обмена веществ, в свою очередь, приводит к повышению эффективности производства продукциирастениеводств, которая увеличилась по различным показателям от 14 % (производительность на единицу трудовых затрат) до 4S,2 % (коэффициент использования ФАР). Ключевые слова: ландшафтные системы земледелия, окружающая среда, биологизация, земледелие.
На сегодняшний день в целях устойчивого социальноэкономического развития территории и реализации права граждан на благоприятную окружающую среду в Белгородской области реализуются крупномасштабные программы: бассейнового природопользования, «Зеленая столица» и биологизации земледелия. Они предполагают значительный объем работ по преобразованию агроландшафтов и территорий бассейнов рек Белгородской области. Среди основных целевых показателей этих программ можно назвать посадку лесных культур на площади 100 тыс. га, доведение площади посева многолетних трав до 260 тыс. га, сидеральных культур - до 350 тыс. га и др.
Деятельность человека направленная на производство максимального количества сельскохозяйственной продукции, приводит к резкому сокращению объемов общей продуктивности (биомассы) агроландшафтов, что обусловливает снижение их способности противостоять разрушительному воздействию факторов, приводящих к деградации. Проблема сохранения почвы, воды и воздуха остается актуальной уже многие десятилетия и будет обостряться еще долгие годы. При этом главную опасность представляют эрозионные процессы, что особенно актуально для Белгородской области. В связи с тем, что склоновые земли в регионе составляют 72 %, а доля земель подверженных эрозии достигла 53 %, что почти
в 2 раза выше, чем в среднем по ЦЧЗ (28 %), это самая эродированная область Центрального Черноземья [1].
Необходимо создавать такую архитектуру агроландшафта, чтобы он обладал наибольшей экологической емкостью и при этом в максимальной степени сохранял свое социальное предназначение.
Способность экосистемы противостоять антропогенному воздействию (в том числе загрязнению) определена как емкость экосистемы. Экологическая емкость территории как природного комплекса определяется объемами основных природных ресурсов и мощностью потоков, обновляющих эти ресурсы [2]. Уровень продуктивности зависит от экологической активности территории, то есть от интенсивности и объема малого биологического круговорота вещества и потоков энергии, которая наиболее высока и результативна при максимальной экологической емкости [3].
Самое мощное средство, противостоящее всему комплексу дестабилизирующих факторов, как показала практика и наши предшествующие исследования, - ландшафтная система земледелия (ЛСЗ).
Большой вклад в разработку теоретических основ ландшафтного земледелия внесла академик РАСХН О.Г. Котлярова, под руководством которой в Красногвардейском районе (самый эродированный - 72,7 % земель), начиная с 1981 г., проведено широкомасштабное (на площади сельскохозяйственных угодий 132 тыс. га, в том числе пашни 92,5 тыс. га) освоение ландшафтных систем земледелия. По классификации, принятой в нашей стране, интенсивность развития эрозионных процессов в хозяйствах района до освоения ЛСЗ достигала катастрофических величин - около 1 см почвы в год [4].
Красногвардейский район, на всей территории которого создан природно-антропогенный комплекс, обладающий высокой устойчивостью, - наглядный пример положительного преобразования агроландшафтов. Создание этого уникального по своей масштабности и глубине проработки научного объекта позволило оценить эволюцию антропогенно сформированных агроландшафтов.
Основа всего комплекса почвозащитных мероприятий -противоэрозионная организация территории, поскольку именно она включает типизацию земель и выделение агроландшафтных полос с однородными агроэкологиче-скими условиями. Выделенные агроландшафтные полосы характеризуют 4 модуля ландшафтных систем земледелия - интенсивную (интенсивные технологии, интенсивные севообороты с насыщением пропашными культурами, интенсивные сорта и др.), почвозащитную (исключающую использование пропашных культур), биологическую (с насыщением многолетними травами от 50 до 100 %) и рекуль-тивационную (сплошное залужение, сплошное облесение, выполаживание оврагов и др.). Необходимо подчеркнуть, что именно такой принцип организации территории, учитывающий самые значимые факторы развития эрозии -наиболее рационален, поскольку основан на результатах многолетних научных исследований и прост в исполнении, что немаловажно для практической реализации. И, самое главное, он доказал свою эффективность в наиболее сложных рельефных условиях самого эродированного района самой эродированной области.
Только система организационно-хозяйственных, агротехнических, луго-, лесомелиоративных и гидротехнических мер способна остановить деградацию земель,
Рисунок. Характеристика почв по содержанию гумуса (%) по результатам туров агрохимического обследования ФГУ «ЦАС «Белгородский»» в юго-восточных районах Белгородской области:—•— - Красногвардейский; —л— - Вейделевский; —=— - Валуйский; линейные тренды -------- Красногвардейский; - Вейделевский;------Валуйский.
вызванную водной эрозией и дефляцией. В ландшафтных системах земледелия нет ни универсальных, ни
необязательных элементов, важны все. Проблемы их оптимального сочетания решаются только на основе создания проектов внутрихозяйственного землеустройства на расчетной основе по методикам ВНИИЗиЗПЭ (1985, 1996, 2001) и ВНИИАЛМИ (1987).
Одновременно решается задача, поставленная более 100 лет назад В.В. Докучаевым: установить оптимальное соотношение леса, луга, пашни и воды. Попытки закрепить их жесткое процентное соотношение могут привести к шаблону, который не допустим в разнообразных ландшафтно-почвенных условиях, наблюдаемых в хозяйствах Центрально-Черноземной зоны и других регионах страны. В условиях мирового продовольственного кризиса значение высокопродуктивных пахотных земель будет только возрастать. Поэтому необоснованное снижение их доли нецелесообразно. Однако необходимо грамотное экологическое обустройство этих угодий.
Один из важных элементов агроландшафтов - почва, так как ее структура, обеспеченность питательными элементами, содержание гумуса во многом определяют первичную продуктивность сельскохозяйственной экосистемы. Приемы сохранения и повышения плодородия почвы (применение органических и минеральных удобрений, соломы, сидератов, многолетних трав, способов почвозащитной обработки почвы и др.) не будут работать в условиях интенсивного развития эрозионных процессов. Стабилизировать содержание гумуса и других показателей плодородия невозможно, не исключив любую форму эрозии.
Цель наших исследований - изучить влияние ландшафтных систем земледелия на плодородие почвы, продуктивность агроценозов, биологическую емкость агроэкосистем и эффективность производства растениеводческой продукции.
Условия, материалы и методы. Методологической основой наших исследований был сравнительный анализ динамики плодородия почв и продуктивности культур и агроландшафтов трех соседних юго-восточных районов Белгородской области - Красногвардейского (с полным освоением всех элементов ЛСЗ), Валуйского и Вейделевского (освоение ЛСЗ фрагментарно, в отдельных хозяйствах).
Все три исследуемых района расположены в сход-
ных природно-климатических условиях [5]. При этом надо отметить, что с точки зрения ключевого фактора - развитие эрозии - Красногвардейский район находился в более сложной исходной ситуации.
Почвенные условия в начальный период освоения ландшафтных систем земледелия в Красногвардейском районе (с 1981 по 1985 гг.) были примерно равны. Средневзвешенное содержание гумуса в Валуйском и Красногвардейском районах составляло 4,8 %, в Вейделевском -5,2 %. Урожайность зерновых культур во всех изучаемых районах находилась на уровне 1,63.. .1,67 т/га.
Исследования проводили в соответствии с общепринятыми методами. Оценку биоэнергетического потенциала территории агроландшафта осуществляли с использованием «Методики определения экологической емкости и биоэнергетического потенциала территории агроландшафта» [3].
Результаты и обсуждение. Производственная проверка в течение тридцатилетнего периода показала, что цель, ради которой создавали ландшафтные системы земледелия, достигнута. Удалось не только предотвратить интенсивные эрозионные потери, но и повысить плодородие почв. По данным агрохимического обследования ФГУ ЦАС «Белгородский» средневзвешенное содержание гумуса в почве Красногвардейского района в течение последних 25 лет увеличилось с 4,8 до 5,2 % (см. рисунок). Наблюдаемая положительная динамика показательна при сравнении с процессами, идущими в почвах соседних Валуйского и Вейделевского районов. Так, если уже в начале освоения ландшафтных систем земледелия в Красногвардейском районе наблюдается стабилизация и рост содержания гумуса, то в Валуйском продолжается его потеря. На сегодняшний день разница между величинами этих показателей в указанных районах составляет 0,5 %.
Бонитет почв Вейделевского района изначально был выше, чем в соседних районах. Последний тур агрохимического обследования не выявил разницы между величинами этого показателя в Красногвардейском и Вейделевским районами. Наблюдаемая положительная динамика содержания гумуса в почвах Красногвардейского района еще более показательна с учетом того, что исходная эродированность почв в Валуйском районе составляла 61,4 %, а в Вейделевском - 57,0 %.
Повышение продуктивности сельскохозяйственных культур в ландшафтных системах земледелия происходит не только благодаря сохранению и повышению плодородия почв, но и в результате их адаптивного размещения в соответствии с агроэкологическим районированием сельскохозяйственных угодий. Ключевой аспект агро-
Таблица 1. Выход сухого вещества основной продукции с площади пашни
в юго-восточных районах Белгородской области, т/га
Район Годы Среднее за 19862010 гг. Отклонение от Красногвардейского
1986- 1990 1991- 1995 1996- 2000 2001- 2005 2006- 2010
Красногвар-
деискии 3,92 2,94 2,31 2,42 2,52 2,82
Валуйский 3,14 2,01 1,37 2,10 2,08 2,14 -0,68
Вейделевский 3,14 2,22 1,65 2,52 2,35 2,38 -0,44
техники в ЛСЗ - дифференциация севооборотов, которая экономически оправдана, поскольку позволяет при правильном размещении культур снижать затраты на их возделывание при увеличении валовых сборов продукции. В результате трансформации агроландшафтов Красногвардейского района за с 1986 по 2010 гг. пахотные угодья ежегодно дополнительно производили в среднем
0,56 т/га сухого вещества урожая сельскохозяйственных культур, что на 24,8 % выше среднего уровня продуктивности в соседних районах (табл. 1).
Следует отметить, что в последние годы в Валуйском и Вейделевском районах резко увеличилась доля наиболее продуктивных пропашных культур - на 52 и 77 % соответственно, что примерно в 1,5 раза больше, чем в Красногвардейском. Тем не менее, уровень продуктивности пашни в последнем остается выше. И это несмотря на то, что доля наименее продуктивных средне- и сильносмытых земель здесь больше, чем в Валуйском и Вейделевском районах на 5,9 и 8,3 % соответственно.
Кроме того, наибольшее снижение урожайности сельскохозяйственных культур в Валуйском и Вейделевском районах, в сравнении с Красногвардейским, отмечено в самые неблагоприятные годы (1996-2000 гг.). Это, на наш взгляд, свидетельствует о более высокой устойчивости ландшафтных систем земледелия, особенно в экологически напряженных условиях. Такая же тенденция проявилась в чрезвычайно засушливом 2010 г. В Красногвардейском районе от засухи в этот год пострадали 1,9 % площадей посевов зерновых культур, а в Валуйском и Вейделевском - 27,1 и 9,5 %, соответственно.
В результате фотосинтетической ассимиляции помимо основной формируется побочная продукция, а также растительные и корневые остатки, учет массы которых имеет большое значение для создания полной картины реализации продукционного потенциала агроландшафтов. При исключении площади сельскохозяйственных угодий под защитными лесными насаждениями (8700 га) общий объем сухого вещества фитомассы сформированной агроценозами составляет980,4тыс. т. Это на 16 % больше, чем продуктивность агроландшафта без освоения ЛСЗ (845,2тыс. т). С учетом фитомассы древостоя (836,1 тыс. т) и травянистой растительности (81,8 тыс. т) лесных насаждений продукционный потенциал преобразованных агроландшафтов
Таблица 2. Биоэнергетический потенциал и показатели ресурсно-экологической оценки агроландшафтов
Показатель Агроландшафт
без ЛСЗ\ с ЛСЗ
Биоэнергетический потенциал тер-
ритории, ГДж/га 2544,1 2878,2
Биоэнергетические
Коэффициент использования:
энергии ФАРвп 4,4-10'2 6,3-10-2
органического вещества почвы 2,9-10-2 3,9-10'2
совокупной антропогенной энергии 6,0 8,0
Эколого-экономические
Производительность агроэкосисте-
мы на единицу:
денежных затрат, МДж-день/руб. 6,0-10-2 7,910-2
трудовых затрат, МДж-день/чел.-час. 52,3 59,6
Красногвардейского района повышается в 2,2 раза. Это, в свою очередь, положительно сказывается на увеличении круговорота веществ - обменная биологическая емкость, которая включает сухое вещество фитомассы агроценозов, ежегодного прироста травянистой и древесной растительности лесополос, возрастает на 32 %.
Усиление процессов аккумуляции и интенсификация обмена веществ при освоении ландшафтных систем земледелия повышает эффективность производства растениеводческой продукции. Коэффициенты использования ФАР, органического вещества почвы и совокупной антропогенной энергии возрастают на 43,2, 34,5 и 33,3 %, соответственно (табл. 2). Производительность агроэкосистемы на единицу денежных затрат увеличивается на 31,7 %, а на единицу трудовых затрат - на 14,0 %.
Выводы. Таким образом, поскольку рациональное использование земельных и других ресурсов осуществляется через систему земледелия, то решение экологических проблем возможно только путем ее совершенствования с ориентацией на адаптивность и биологизацию на ландшафтной основе. Как показали наши исследования, ландшафтные системы земледелия - фактор положительного влияния на плодородие почвы, продуктивность агроландшафтов, их биологическую емкость и эффективность использования природных и антропогенных ресурсов. Преобразование агроэкосистем в результате освоения ЛСЗ - основа комплекса мероприятий по биологизации земледелия и созданию благоприятной экологической обстановки.
Литература.
1. Соловиченко В.Д. Плодородие и рациональное использование почв Белгородской области. - Белгород,: «Отчий край», 2005. - 292с.
2. Милащенко Н.З., Соколов О.А., Брайсон Т., Черников В.А. Устойчивое развитие агрландшафтов. В 2-х тт. Т.1. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2000. - 316 с.;
3. Володин В.М., Еремина Р.Ф., Федорченко А.Е., Ермаковой А.А. Методика определения экологической емкости и биоэнергетического потенциала территории агроландшафта . - Курск, 2000. - 32 с.;
4. Котлярова О.Г., Котлярова Е.Г. Разработка и освоение ландшафтных систем земледелия в хозяйствах Белгородской области //Достижения науки и техники АПК. - 2008. - № 6. - С. 36-38.
5. Атлас «Природные ресурсы и экологическое состояние Белгородской области». Учебно-справочное картографическое пособие. - Белгород, 2005. - 180 с.
OPTIMIZATION OF BELGOROD REGION AGROLANDSCAPES IS THE WAY TO BIOLOGIZATION
OF AGRICULTURE A.V. Turiyanskiy, E.G. Kotlyarova, S.D. Litsukov
Summary. The main danger of degradation of the basic natural resources (soils and water sources) is erosive processes. Such danger is rather actual for the Belgorod region. It is most erodible region in the Central Chernozem Zone (CCZ) of Russia. A share of the lands subjected to erosion is 53% here, and that is almost twice higher, than on the average in CCZ (28%). It is impossible to stabilize soil fertility, to prevent further deterioration of water resources without excluding of any form of erosion. Solution of environmental problems is possible only through the improvement of farming systems with a focus on adaptability and biologization on the landscape basis. Under management of the academician of Russian Academy of Agrarian Sciences O.G.Kotljarova, since 1981, the landscape agricultural systems (LASs) have been being developed in the entire territory (132 thousand hectares) of the Krasnogvardejsky district - the most erodible district (more than 70% of the lands are eroded) of the region. This study is aimed at estimating the evolution of anthropogenically formed agrolandscapes for 30-year period of LASs’ development. Our investigations showed that the purpose for which LASs were created is reached. It is possible to prevent erosive losses and to raise soil fertility. The humusness in soils has increased from 4,8 to 5,2%. Restoration of soil fertility is presented in terms of increasing of crops productivity - on 25%. Transformation of a landscape basis has increased the general biological capacity of territory more than twice and exchangeable biological capacity by 32%. In turn the intensification of substances circulation leads to increasing of plant production efficiency. Excess is from 14% (productivity of labour expenses) to 43,2% (use efficiency of PAR).
Key words: landscape agricultural systems, environment, biologization, agriculture.
