CC BY
53
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЛАНДШАФТНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НА ЮГЕ РОССИИ*
И. В. МИТРОФАНОВА,
кандидат экономических наук,
заведующая лабораторией стратегических
экономических исследований Южного научного центра РАН,
доцент кафедры экономической теории и экономической политики
E-mail: mitrofanova@volsu. ru
Т. С. КУЗЬМИНА,
кандидат экономических наук,
доцент кафедры экономики предприятия
и инновационной деятельности
E-mail: labser@volsu. ru
Волгоградский государственный университет
Сегодня в России более 130 млн га сельскохозяйственных угодий являются эрозионно опасными. Современная зональная система земледелия должна обеспечивать рациональное сочетание интересов производства и сохранение потенциального почвенного плодородия. Это позволит достичь высокой устойчивости производства и продуктивности сельскохозяйственных земель, особенно на Юге России.
Ключевые слова: агросистема, агроландшафт, ландшафтное земледелие, почвенное плодородие, биологиза-ция системы земледелия, устойчивое развитие.
Система земледелия должна строиться на основе глубокого анализа и всестороннего учета природных и экономических условий сельскохозяйственного производства. Говорить о каком-либо завершенном комплексе агротехнических приемов (в зоне или отдельном хозяйстве) можно лишь применительно к определенному времени, уровню развития техники и степени интенсивности ведения сельского хозяйства. В зависимости от состояния и
* Статья подготовлена в рамках проекта «Возрождение аграрного производства и социальное развитие села на Юге России» подпрограммы фундаментальных исследований президиума РАН «Проблемы социально-экономического и этнополитического развития южного макрорегиона» программы «Фундаментальные проблемы пространственного развития Российской Федерации: междисциплинарный синтез» на 2009—2011 гг.
динамики показателей плодородия почвы, особенно таких как структура, мощность пахотного слоя, его биологическая активность, реакция среды, наличие доступных форм фосфора, азота и калия, приемы земледелия будут приобретать различное значение и должны изменяться.
Говоря о конкретности систем земледелия и необходимости дифференциации приемов в общем агротехническом комплексе, следует в то же время учитывать, что каждое хозяйство должно обязательно иметь свою принципиально отличную систему земледелия, хотя такие случаи возможны при резко различных почвенных и ландшафтных условиях даже в пределах одного района. Системы земледелия характерны для природных зон или их частей, не имеющих резких различий по почвенным, климатическим и экономическим условиям. Они сходны по структуре посевов, комплексу основных приемов, применяемых для наиболее производительного использования земли и повышения плодородия почвы, поскольку главные причины, ограничивающие рост урожая, одинаковы [1].
Основной проблемой развития земледелия Юга России остается дальнейшая стабилизация производства зерна за счет внедрения всех элементов агроландшафтных систем земледелия и повышения урожайности с учетом потребности рынка.
Однако в настоящее время сельскохозяйственное производство переживает глубокие структурные, экономические, экологические и социальные изменения. Проблемы, связанные с аграрной реформой, необходимо увязывать с территориальной производственной переориентацией.
При освоении предшествующих систем земледелия выбирались такие приемы и методы хозяйствования, которые давали максимальный немедленный эффект без оценки возможных последствий в будущем. Мощность и длительность нагрузки, необходимый минимум нетронутых элементов ландшафтов для сохранения нормального функционирования и восстановления нарушенной территории не определялись. Например, процессам опустынивания южных ландшафтов способствовала массовая распашка целины и одновременно интенсивное развитие овцеводства. Были распаханы масштабные равнинные территории без достаточного агроэкономического обоснования, что привело к резкому сокращению доли естественной растительности в ландшафте. Дальнейшее использование территории в том же режиме может привести к еще большему спаду продуктивности как пашни, так и естественных сенокосных и пастбищных угодий.
Снижение плодородия всех угодий можно остановить только в том случае, если землепользование привести в соответствие с требованиями ландшафтов. Цель ландшафтной организации территории — поиск наилучшей модели применения каждой морфологической части ландшафта.
Используемый ландшафтный принцип организации территории основывается на сопряженности всех элементов рельефа с его инфраструктурой на их горизонтальных связях, то есть на учете морфологического строения ландшафта как целого. При организации территории решаются следующие проблемы:
• оптимальный набор угодий по их назначению (то есть типов использования земель);
• их правильное количественное соотношение, форма и взаимное расположение, обеспечивающие нормальное функционирование всей системы, а также максимальный экономический и экологический эффекты;
• режим использования и необходимые агроме-роприятия для повышения природного потенциала и охрана природы.
Комплексное и действенное решение этих вопросов достигается дифференциацией систем земледелия со строгим учетом конкретных условий природы и форм хозяйствования. При экологической дифференциации территорий выделяют региональные
(местные) таксоны — типы и подтипы территории, которые обладают сходным комплексом природных условий и, в основном, в равной мере одинаково оказываются на мелиоративные воздействия. На втором этапе проводят дифференциацию видов земель — главной таксонометрической единицы местного порядка (пашня, луг и др.). Все виды земель в зависимости от места расположения в ландшафтном комплексе могут иметь существенные различия.
Ландшафтно-экологические системы земледелия, прежде всего, на соответствии биологических требований культурных растений природным факторам агроландшафта.
В агроландшафтах, в отличие от традиционных подходов, структура посевных площадей, адаптированная к особенностям конкретного ландшафта, определяется составом культур в севообороте. Конкретные рекомендации по структуре должны разрабатываться с учетом видового разнообразия природных и производственных ситуаций, широкого набора севооборотов, включающих бобовые и зерновые культуры, пастбища с бобовыми культурами, сидеральные культуры, глубококорневые растения.
Важнейшим принципом формирования структуры использования земель является соответствие агроландшафта биологии и потенциальной продуктивности растений. Очень важно найти оптимальный уровень концентрации кормовых и зерновых культур в севооборотах, обеспечивающий максимальное использование качества почвы по предшественникам, сокращение затрат на транспортировку урожая объемных кормов и поддержание положительного баланса органических веществ в почве. В этом случае производство продовольственной и кормовой продукции решается в единой системе более производительного использования земли.
Система земледелия нацелена на поддержание и повышение плодородия и биологической активности почвы. Основным удобрением служит органический материал в количестве, достаточном для сохранения уровня гумуса почвы (нитраты, навоз, растительные остатки). Минеральные удобрения планируется вносить лишь в том количестве, которое может быть только дополнением в круговороте питательных веществ, но не заменять собой органических удобрений. Борьба с вредителями ведется так, чтобы свести к минимуму их вредоносное действие, но как можно в большей степени биологическими методами (правильные севообороты, хорошо приспособленные к местным условиям растения, смешанные и подпокровные
- 11
посевы и т. д.). Применение химических биоцидов ограничено или же они используются лишь в экстремальных ситуациях при массовых появлениях того или иного вредителя. Развитие сорной растительности ограничивают как предупредительными агротехническими мерами (севооборот, сидерация почвы, взвешенная программа внесения минеральных удобрений, своевременная предпосевная обработка почвы, лущение и другие), так и механическими способами в течение вегетации.
Акцентируется внимание на биологизации систем земледелия и растениеводства. В основу биологизации закладывается воспроизводство плодородия почвы и наращивание продуктивности полей при минимальных энергетических затратах, а также расходах минеральных удобрений, пестицидов и других веществ, загрязняющих природную среду.
Биологизацией (экологизацией) систем достигаются следующие цели:
1) производство в достаточных количествах продуктов питания с высокой пищевой ценностью;
2) стимулирование и укрепление биологических циклов в системе земледелия, включающей микроорганизмы, почвенную флору и фауну, растения и животных;
3) сохранение и стимулирование долговременного почвенного плодородия;
4) возможно более широкое применение возобновляемых ресурсов в местных (локальных) системах земледелия.
В качестве главного агробиологического инструмента, обеспечивающего достижение этих целей, приняты научно обоснованные севообороты как способ регулирования поступления количества и качества органического вещества в почву и скорости его трансформации, фитосанитарного применения экологически-технологических приемов.
Ландшафтный подход не только не устраняет необходимости правильного чередования культур, но и предполагает более строгую дифференциацию земель по рельефу, почвенному плодородию, способам его восстановления и повышения.
Наряду с хозяйственной потребностью в определенных видах растениеводческой продукции, необходимо учитывать адаптивную способность культур, их почвенную роль и реакцию на разную степень эродированности почв, продуктивность вида и сортов, средовосстанавливающие особенности культивируемых видов растений (влияние их на свойства почвы, интенсивность эрозии, фитоса-нитарные условия, экологическую ситуацию), социально-экономические ресурсы сельскохозяйственных предприятий, особенности пахотных угодий.
12 -
В районах Юга России, где наблюдается большая расчлененность рельефа в системах ландшафтного земледелия, все поля следует расположить длинной стороной поперек склона или по направлению горизонталей. При сложной конфигурации склона — ленточное или контурно-полосное размещение севооборота и культуры по элементам рельефа целесообразно размещать дифференцированно, с учетом степени эродированности земель, биологических особенностей растений и почвенного плодородия. Учитывая это, под пар и пропашные нужно отводить пологие участки или склоны не круче 2°, обратив особое внимание на агротехнические способы защиты паровых полей от ливневых дождей.
На склонах крутизной 3—5° со среднесмытыми почвами надо размещать почвозащитные полевые и кормовые севообороты, насыщая их многолетними травами, озимыми, зернобобовыми и яровыми колосовыми культурами сплошного сева. Склоны крутизной 5—8° с сильносмытыми почвами следует занимать почвозащитными севооборотами с полосным и контурно-буферным размещением однолетних и многолетних трав. Склоны крутизной 8—10° целесообразно залужить злакобобовыми смесями многолетних трав.
Из-за большой пестроты почвенного покрова и различной крутизны склоноразмещение полей севооборотов во многих случаях может быть мозаичным. При установлении границ между группами земель необходимо согласовать их с естественными границами экологического разнообразия почв и степенью их эродированности.
Обработка почвы в системе агроландшафта на территориях с уклоном не более 2° должна применяться с учетом почвенно-клиамтических условий каждой зональной провинции и отвечать следующим основным требованиям:
• быть противозасушливой и способствовать накоплению и рациональному расходу почвенной влаги, обеспечивать максимальное сохранение ее на глубине заделки семян к моменту посева;
• быть почвозащитной, так как территория нашей области по агроэкологическим показателям находится в зоне развитой водной и ветровой эрозий;
• обеспечивать предельно сжатые сроки и хорошее качество выполнения всех технологических операций: послеуборочного поверхностного рыхления, подъема зяби в оптимальные сроки, выравнивания поверхности поля ран-невесенним боронованием и культивацией, приемов ухода за чистыми парами;
• широко использовать приемы, сокращающие конвекционно-диффузное испарение почвенной влаги: выравнивание поля без выноса влажной почвы на поверхность, создание оптимальной плотности ее сложения, исключение излишне глубоких обработок весной — они должны сочетаться с прикапыванием;
• обеспечить улучшение почв солонцового комплекса мелиоративными вспашками в сочетании с фитомелиорацией;
• быть энерго- и ресурсосберегающей на основе экономии трудовых и материальных затрат.
В связи с большим разнообразием агроланд-шафтов региона приоритетность задач, решаемых системой обработки, различна. Совершенствование систем обработки почвы должно базироваться на расширении объема применения почвозащитных контурномелиоративных и энергосберегающих технологий, что позволит сократить затраты труда более чем на 30—40 %.
Современные интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур должны основываться на более экономичных приемах агротехники, в том числе и обработки почвы. Поэтому научно обоснованное использование приемов минимальной обработки почвы должно стать основным требованием ее совершенствования в системе земледелия с целью лучшего влаго- и ресурсосбережения [2].
Следовательно, сохранность и увеличение устойчивости агроландшафтов, более полное использование их потенциала, стабилизация производства возможны, прежде всего, при оптимизации структуры хозяйствования. Подобная структурная перестройка землепользования возможна лишь при уменьшении производственной нагрузки на сложившиеся экосистемы в регионах ЮФО.
В процессе ландшафтной адаптации землепользования должно быть пересмотрено ставшее традиционным фиксированное деление угодий на пашню, сенокосы и пастбища. Исходя из экологической и экономической целесообразности, необходима их взаимная трансформация. При этом экономическую целесообразность следует рассматривать исходя из соображений длительного и стабильного природопользования, а не только максимума прибыли.
С учетом этих требований для различных условий и типов хозяйств разрабатывают варианты технологических систем производства продукции растениеводства с соответствующими нормативными показателями. Эти технологические системы оценивают по выходу конечной продукции с уче-
том ее качества, уровню производственных затрат, а также по степени сохранности ее, повышения плодородия почвы, устойчивости производства к неблагоприятным погодным условиям. По каждой технологической схеме в хозяйствах должны быть разработаны нормативы выхода основной и побочной продукции, ее стоимости, затрат труда, отдельных видов материально-технических затрат.
При решении блок-задач системы совершенствования севооборотов к факторам, сочетание и параметрические характеристики которых подлежат оптимизации, следует учитывать вышеназванные признаки. Критерием оптимальности можно принять обобщающую характеристику экологического состояния (определяющую потенциальное эколого-экономическое плодородие) почвы — содержание гумуса (мощность гумусового горизонта, процент гумусового вещества в пахотном слое и др.).
Возможен и другой подход к выбору экологизированного звена данной подсистемы взамен традиционного (неэкологизированного) на основе постановки эксперимента, дающего достоверные данные об экологических преимуществах, одного варианта системы севооборота, перед другим. Например, таких достоинств одного типа севооборота перед другим, как доведение удельного веса паров в структуре севооборота до оптимального значения 20—25 % по сравнению с существующим 10—15 % при неснижающемся уровне производственной эффективности.
Аналогично должны быть решены и другие блок-задачи. Так, уже в условиях выбранного варианта организации севооборота встает новая этапная блок-задача — определение оптимального (с точки зрения экологических критериев) способа обработки земли: плугом (отвальный или безотвальный) плоскорезом, мелиоративной вспашкой и др.
В целом в результате проведенной эколого-экономической экспертизы разработанная РАС-ХН зональная система «сухого» земледелия должна быть экологически и экономически «выверенной» определенными требованиями воспроизводства почвенного плодородия и экономического роста. При практическом использовании данной методики возможно, чтобы каждое мероприятие в экологизации систем хозяйствования как по вертикали (сопряжения подсистем), так и по горизонтали (согласование звеньев подсистем) было достаточно экологически обосновано, что обеспечит надежность общего метода и достоверность результатов исследования.
Необходимым элементом проверки соответствия практике предложенного итерационального
- 13
моделирования экологизированной системы и логическим завершением задачи является выбор для последующего сравнительного анализа объектов, представляющих (презентующих) классическую модель и предложенную экологизированную модель «сухого» земледелия (или наиболее приближенных к ним по концепции их развития).
Сравнительный анализ одновременных агро-биохимических обследований почвенного состояния в указанных группах хозяйств, ведущих в течение длительного срока свое земледелие по моделям, максимально приближенным к традиционной и экологизированной системам, должен выявить реальные преимущества последней (реализовать указанный сравнительный анализ на данном этапе целесообразно не только по одному, хотя бы даже обобщающему критерию, — мощности гумусового горизонта, но по более широкой совокупности оценок экологического состояния почв, включающей такие важные параметры, как наличие (уровень) биологически активного вещества, структурность почв, сумма поглощенных оснований, уровень эро-дированности земель и др.).
Моделирование экологизации системы сухого земледелия в разрезе ее блок-схемы по основным ее параметрам, в которых особенно тесно переплетаются техногенные и природные факторы, производились на основе обработки результатов исследования (по способам обработки почвы, типам севооборотов, применению удобрений, гербицидов) Нижне-Волжского зонального НИИ сельского хозяйства. Оценка сортов зерновых культур проведена по данным Волгоградской сортоиспытательной станции, а также по данным агрономических отчетов хозяйств. Сведения почвенного обследования использовались из исследований отделения Южгипрозем.
При экологической оценке элементов системы «сухого» земледелия применены не конкретные показатели (что практически невозможно), характеризующие экологическое состояние почв, а зафиксирована тенденция их качественного изменения (положительная, отрицательная, нейтральная).
Итогом моделирования различных вариантов системы «сухого» земледелия является репрезентативная эколого-экономическая оценка результативных данных с учетом элиминирования важных исследуемых факторов техногенных воздействий (путем подбора аналогов).
Сотрудниками НВНИИСХ установлено, что наибольшая окупаемость затрат на удобрения произведенным зерном происходит тогда, когда избегают поверхностного внесения азотных удобрений,
14 -
заменяя их подкорками через туковые сеющие аппараты зерновых сеялок штанговыми опрыскивателями. При выращивании других культур следует использовать специальные орудия для внутрипосев-ного внесения жидких азотных удобрений. В этом случае загрязнение окружающей среды сводится к минимуму, а эффект появляется максимальный.
В основу эколого-экономической оценки технологий использования сельскохозяйственных земель под культуры растениеводства положены балансовые расчеты — это оценки фактического и возможного (проектного) уровня возврата питательных веществ. По данным исследований Ниж-не-Волжского НИИ сельского хозяйства, существует тесная связь между продуктивностью севооборота и уровнем возврата питательных веществ с учетом почвенно-климатических особенностей. В засушливых условиях богарного земледелия черноземных и темно-каштановых, каштановых и светло-каштановых почв при среднем уровне продуктивности (см. таблицы значений оптимальной и реальной продуктивности). Оптимальный уровень возврата для каштановых почв по азоту — 100 %, по фосфору — 150 %, по калию — 50 % от выноса. При более благоприятных условиях или на более плодородных почвах (черноземы и темно-каштановые) оптимальный уровень по азоту снижается до 70—90 %, фосфора — 100 %, калия — до 70 %. Определяющая роль в достижении оптимального уровня продуктивности гектара севооборотной пашни принадлежит гумусу — содержание в пахотном слое, мощности гумусового горизонта; его запасам по почвенно-климатическим зонам одного региона (в исследуемом случае модельным регионом принята Волгоградская область). Из физико-химических показателей уровня фактического плодородия необходимо регулярно контролировать объемную массу и емкость поглощения почвы, реакцию почвенного раствора [3].
Доведение параметров технологических моделей до оптимального существенно повышает эффективное и потенциальное плодородие почв, способствует росту урожайности возделываемых в севооборотах культур, улучшает качество выращиваемой продукции (твердые сорта пшеницы), позволяет рационально расходовать накопленные запасы влаги.
Использование технологических моделей, балансовых расчетов по повышению выноса элементов питательных веществ требует научно обоснованного непрерывного механизма регулирования (разрыв в 2—3 года допустим при передаче земли владельцу и пользователям) питательного режима.
Для этого нужна разветвленная сеть лабораторий соответствующего института и институций для того, чтобы в практической работе использование результатов почвенных и растительных диагностик нашло широкое распространение.
Земледелие больше, чем какая-либо другая область человеческой деятельности, нуждается в анализе постоянно изменяющихся условий производства. Известны и внедряются ландшафтная, адаптивно-ландшафтная, сберегающая (ресурсосберегающая) системы, и проводятся научные исследования по прецизионной (точной) системе земледелия. Они в основном направлены на получение высоких урожаев от внесения стартовых, достаточных и больших доз удобрений и применения мощной, усовершенствованной техники и оборудования [4].
Последовательная интенсификация — это не только накопление фондов и ресурсного потенциала, но, прежде всего, эффективное их использование, увеличение выхода конечной экологически чистой продукции на единицу трудовых, земельных, водных энергетических и других ресурсов, эффективное использование биоклиматического потенциала. В этих условиях необходима долгосрочная стратегия рационального природопользования и единая научно-техническая политика в области охраны окружающей среды, которая должна способствовать повышению эффективности всей природоохранной деятельности в стране.
Сельскохозяйственные земли с их плодородными свойствами являются национальным богатством, поэтому государство должно (через частный или государственный институт) управлять сохранением этого вечного качества земли. Поистине бедой для России стало то, что земли сельскохозяйственного назначения продаются, отдаются во владение случайным людям. Нередко собственник, владелец, пользователь относится к земле хищнически. Чрезмерная химизация посевов без органических удобрений: увлечение ядофолиантами, увеличивающими сроки созревания плодов и культур в борьбе против болезней растений и вредителей, использование химических удобрений, способствующих, помогающих росту урожайности, — все это наносит колоссальный вред почвенному плодородию. Более того, земля после такого «хозяйствования» представляет собой по качеству безжизненный субстрат из-за нарушения биопроцессов почвосозидания, так как живой мир почвотворящих организмов погибает [5].
Экономический инструмент регулирования отношений воспроизводства и сохранения почвенного плодородия при всех видах собственности
на землю и формах ее реализации осуществляется через различные организационно-правовые структуры. Если зафиксирован уровень плодородия на «входе» (земля поступила в распоряжение собственника или во владение арендатора, ответственных за рациональные агрикультурные, технологически выверенные отношения по поводу сохранения почвенного плодородия при выращивании сельскохозяйственных культур и обработки земельных участков) и «на выходе», когда закончился производственный цикл (или несколько циклов), необходимы анализ и фиксация уровня плодородия земельных участков. Если улучшилось почвенное плодородие земельных участков, государство должно оплатить этот прирост, ухудшилось — вычесть из результата хозяйственной деятельности. Санкции по возмещению ущерба являются фактором стимулирования воспроизводства почвенного плодородия (на расширенной основе).
Суть пространственно-временной организации агросистем и агроландшафтов при наполнении их необходимыми мероприятиями в реализации агролесомелиоративного комплекса как «скелета» ландшафта, выявленных их адаптивных и адаптирующих свойств, должны функционально сочетаться с действием «ландшафтных» сил, дополняя, а не разрушая механизмов и структуры саморегуляции.
Наряду с совершенствованием отдельных агротехнических приемов, земледелие нуждается в комплексной разработке и совершенствовании природоохранных систем. Они должны одновременно обеспечивать повышение эффективности сельского хозяйства и расширенное воспроизводство почвенного плодородия, водных ресурсов, а также стабилизировать микроклимат и способствовать сохранению лесов. Сохранение плодородия наравне с производственными показателями должно быть одним из критериев оценки хозяйственной деятельности работающих на селе.
Неотъемлемым звеном правильной современной организации территории являются защитные лесные насаждения (агролесомелиорация) — использование древесных и кустарниковых насаждений в различных формах для изменения микроклимата, борьбы с эрозией и повышения плодородия почв. Кроме полезащитных полос, система земледелия включает также водорегулирующие приба-лочные и приовражные насаждения, насаждения по балкам и оврагам, вокруг прудов и водоемов, вдоль дорог, на пастбищах и т. д.
Треть продукции, создаваемой в сфере производственной деятельности, принадлежит к сельскохозяйственным экосистемам. Они охватывают
- 15
значительные площади планеты. Степи, полупустыни и пустыни занимают 58,9 млн км2. И хотя из них освоено лишь 5,3 млн км2, наблюдается тенденция к существенному их расширению. Сформированные в условиях недостаточного увлажнения, они остро нуждаются в лесной и водной мелиорации. Поэтому необходимость трансформации природных экосистем в лесоаграрные требует фундаментального экологического и экономического обоснования целесообразности проведения работ. В этом плане уникальный исторический опыт развития защитного лесоразведения в нашей стране, в первую очередь в засушливых районах Юга России, представляют особый интерес.
Таким образом, агролесомелиоративный комплекс — это особый механизм, неотъемлемая составляющая общей технологии обработки почвы и возделывания растений, реализации мер средозащиты и почвовоспроизводства, который должен быть «встроен» в систему земледелия, ее структуру саморегуляции, чтобы обеспечить экологически устойчивое, природоохранное,
ресурсоэнергоэкономичное землепользование (природопользование), а также более эффективное функционирование искусственных агробио-ценозов.
Список литературы
1. Балацкий О. Ф, Мельник Л. Г., Яковлев А. П. Экономика и качество окружающей природной среды. М., 1984.
2. Добровольский Г. В., Шишев Л. Л., Щербаков А. П. Состояние, прогноз и повышение плодородия черноземов // Научное наследие В. В. Докучаева и современное земледелие. Ч. 1. М., 1992. С. 24—33.
3. Каштанов А. Н, Заславский М. Н. Почвозащитное земледелие. М.: Россельхозиздат, 1984.
4. Кузьмина Т. С. Эффективность агролесомелиоративных эколого-экономических систем юга России: монография / под общ. ред. И. М. Шабу-ниной. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2005.
5. Система ведения агропромышленного производства Волгоградской области на 1996—2010 гг. Волгоград: Комитет по печати, 1997. С. 62.
