 |
Научные предпосылки экологизации земледелия
|
|
|
|
Лазоренко Г. С.
Экологические основы земледелия и охрана почв
Учебное пособие
УДК 631. 5/8
ББК40.38.73
Л
Рецензенты: А.Т. Хусаинов, директор НИИ окружающей среды и устойчивого развития Академии «Кокше», доктор биологических наук, профессор, академик АСХН РК, член-корреспондент РАЕ.
И.Ф Костиков, профессор Кокшетауского ГУ им. Ш. Уалиханова, доктор сельскохозяйственных наук.
Учебное пособие подготовлено в соответствии с учебной программой, состоит из 10 глав, где отражены основные вопросы адаптивного земледелия и охраны земель. Изложены научные предпосылки и механизм экологизации земледелия, дана характеристика факторов, определяющих эрозионную опасность земель. Основное внимание уделено агроэкологической оценке культур по их влиянию на почвы и ландшафты, дана агроэкологическая оценка почвенного покрова.
Особое место занимают вопросы экологизации земледелия с учётом агроклиматических условий и особенности формирования агроландшафтных систем земледелия и технологий возделывания сельскохозяйственных культур.
Учебное пособие предназначено для студентов и магистрантов агрономических специальностей и специалистов сельского хозяйства.
BN 978-601-261-210-3 ББК 40.38.73
Введение
Адаптация земледелия к местным условиям – исторический процесс, который протекал веками. Его научное осмысление дал классик русской агрономии В.В.Докучаев уже в первой половине Х1Х века на основе анализа противоречий интенсификации земледелия и обосновал ландшафтный подход к землепользованию [17].
Последствия вмешательства в природные экосистемы привело к почворазрушительным процессам в такой степени, что мировое общественное мнение склоняется к экологизации земледелия и всей хозяйственной деятельности. Лучшие представители Российской науки В.В. Докучаев, В.И. Вернадский и многие их ученики и последователи, включая современников, закладывали основы рационального природопользования. Однако их реализация значительно отставала от научного потенциала. Но, несмотря на все противоречия, процесс адаптации земледелия к природным условиям развивался. Предпосылки экологизации земледелия, т.е. приведение её в соответствие с законами экологии, являются исходными позициями на пути модели устойчивого развития. Для достижения экологической устойчивости и сохранения природно-ресурсного потенциала необходимо осуществить экологизацию производственной деятельности человека и обеспечить охрану жизнеобеспечивающих систем.
|
|
|
Возникающие в различных регионах экологические нарушения напоминают нам о том, что антропогенная трансформация природных экосистем не должна нарушать естественные потоки вещества и энергии сверх экологически допустимого предела и потенциальной способности агроэкосистем к саморегуляции.
Следует отказаться от такого подхода к природопользованию, когда человек, взаимодействуя с природой, учитывает текущие интересы, не заботясь о том, что останется потомкам. Человек в своих действиях должен ориентироваться на сохранение природы, адаптацию к ней, познание её законов. Закон единства организмов и среды В.И.Вернадского, закон относительной независимости адаптации и др. определили исходные цели земледелия – адаптировать сельскохозяйственные растения и технологию их возделывания к конкретным природным условиям [10].
В биосфере существует огромное разнобраазие взаимосвязей между организмами (растительными и животными) и внешними условиями (средой обитания). Необходимо знать взаимосвязь и взаимоотношения живых организмов с окружающей средой. Эту взаимосвязь изучает наука экология, в содержание которой входит изучение отдельных видов, сообществ организмов, биосферы в целом. Это теоретическая основа рационального взаимодействия человека и природных ресурсов. При эксплуатации природных систем не следует переходить пределы, за которыми теряется их способность к саморегуляции. Несоблюдение этого правила приводит к опустыниванию современных территорий.
|
|
|
Человек создаёт давление на окружающую среду как биологическое, так и техногенное. Вследствие этого наблюдается дисбаланс в системе взаимодействия «человек – природа». Когда оба эти механизма реализуются одновременно, может возникнуть экологическая катастрофа.
Поэтому в ответ на ухудшающиеся показатели среды жизнеобеспечения возникают механизмы, улучшающие её (новые поколения техники, ресурсосберегающие технологии и др.).
В.В.Докучаев неоднократно подчёркивал, что при земледельческом использовании территории следует иметь в виду единую, цельную и неразделимую природу, а не отрывочные её части [17].
Необходимо также уяснить значение рационального использования природных ресурсов в решении задач сельскохозяйственного производства как важнейшей отрасли деятельности человека, обеспечивающей общество продуктами питания, а промышленность сырьём. Студент должен овладеть основами планирования комплексов почвозащитных мероприятий, а также перспективным научным направлением – устройством экологически устойчивых сельскохозяйственных ландшафтов.
Наиболее полное использование научного потенциала и обобщение
практического опыта было достигнуто при разработке и освоении зональных систем земледелия. Важное значение имеет создание почвозащитной системы земледелия под руководством А.И.Бараева[38], интегрировавшей достижения североамериканского и опыт сибирского и казахстанского земледелия, приумноженный опытами Т.С. Мальцева [ 32 ], а также зональными разработками научно-исследовательских центров. Создание зональных систем земледелия в изменившейся социально-экономической обстановке вызывает необходимость дальнейшей адаптации земледелия к природным условиям и к новым производственным отношениям.
|
|
|
Во избежание экологических катастроф важно уже сегодня установить экологические правила хозяйственной деятельности – сохранение биологического разнообразия видов растений, животных, ландшафтов, приоритет зелёного покрова (защитной брони) в использовании земель, экологически обосновывая размещение производства продукции и адаптивность их технологий.
Важная роль в общегосударственной работе по охране почвы и комплексном её использовании принадлежит специалистам и от того, насколько глубокие знания они получат в студенческих аудиториях, зависит эффективность решения данной проблемы. Задача состоит в том, чтобы научить будущих специалистов оценивать многообразие связей, существующих между природой и обществом, учитывать последствия нарушения этих связей.
Проблема охраны почв.
1.1 Классификация природных ресурсов.
Охрана почв от воздействия различных почворазрушающих процессов – одна из глобальных проблем человечества. Почва дороже золота. В Чехии бонитировка почв проводится в единицах, называемых «золотая крона». Без золота человечество может существовать, а без почвы – нет. Природные ресурсы по характеру воздействия на них человека могут быть: неисчерпаемые и исчерпаемые.
К неисчерпаемым относятся космические, климатические ресурсы.
К исчерпаемым относится всё остальное, в том числе: а) невозобновляемые – нефть, каменный уголь и другие полезные ископаемые, а также запасы пресной воды; б) возобновляемые – почва, растительный покров, животный мир.
Однако для возобновления леса нужны десятки лет, а почва образуется в течение многих столетий. По исследованиям учёных в различных зонах планеты Земля на образование гумусового слоя почвы толщиной 1см требуется от 400 до 800 лет. Мы можем повысить урожайность культур на почве, применяя различные мелиоративные мероприятия, но восстановить естественную первозданную почву невозможно, так как она сформировалась в неповторимых условиях. Но при правильном бережном использовании почва может служить человечеству бесконечно. Способность почвы наращивать своё плодородие называют законом «положительного эффекта» в природном почвообразовательном процессе. При правильной системе земледелия, основанной на широком использовании результатов научно-технического прогресса, плодородие почвы не только не снижается, но со временем улучшается и достигает высокого уровня.
|
|
|
С ростом народонаселения земного шара у каждого государства появляется потребность в увеличении производства сельскохозяйственной продукции и в отводе части земли, в т.ч. и плодородной, на несельскохозяйственные нужды (поселения, заводы, фабрики, дороги, транспортные и другие коммуникации и т. д.). Население мира в 1976г. составляло 4млрд. человек, а в 2012 г. уже превысило 7 млрд.
Вследствие перенасыщения человечество создаёт давление на среду как биологическое, так и техногенное. При этом наблюдается дисбаланс в системе взаимоотношения человек – природа.
Это можно преодолеть, развивая ресурсосберегающее наукоёмкое производство, новые поколения техники, демографическое регулирование.
Современные экологи полагают, что человечество должно решить экологические проблемы в ближайшие 10-летия.
В сельском хозяйстве экологи видят решение этой проблемы в переходе к альтернативным системам земледелия без применения химических средств. Однако отказ от современных технических и химических средств, в т.ч. минеральных удобрений при существующем уровне народонаселения означал бы самую страшную из катастроф [53].
Потенциально плодородных почв в мире (по данным международной организации по вопросам продовольствия ФАО составляло в 1976 г. 3,2 млрд. га, в том числе в обработке было 1,5 млрд. га. На освоение новых земель нужны значительные капитальные вложения, превышающие в 20 – 25 раз расходы по освоению 1 гектара земли в прошлые века. В труде К.Маркса и Ф. Энгельса «Диалектика природы» отмечается: «Каждая наша победа над природой даёт в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во 2-ю и 3-ю очередь возникают совсем другие, непредвиденные, которые часто уничтожают положительное значение первых». Эти отдельные последствия проявляются не сразу и нередко нами не учитываются.
В.В.Докучаев в своей книге «Наши степи прежде и теперь» отмечал: «Меры борьбы с эрозией и засухой должны быть направлены к ослаблению причин, которые подорвали наше земледелие, иссушили наши почвы и грунтовые воды, привели в негодное состояние некоторые из наших рек, и мы должны стремиться, по возможности, к совершенному уничтожению того зла, которое уже сделано частью стихийными силами, а частью самим человеком. Для этого следует проводить комплекс мероприятий по регулированию рек, оврагов, балок, а также водного хозяйства в степях на водораздельных пространствах» [17].
|
|
|
Многочисленные экологические издержки экстенсивного земледелия, связанные с несовершенной структурой посевных площадей, шаблонной организацией территории и севооборотов, отсталой технологией и разрушительным воздействием на почву тяжёлой техники привели к деградации почв и ландшафтов. Такие последствия невозможно остановить без применения удобрений, мелиорантов, пестицидов, так как без них невозможно освоить почвозащитные системы земледелия. Однако применение химических средств при несовершенстве технологии возделывания сельскохозяйственных культур приводит к загрязнению продукции и окружающей среды. Примером может быть компания по освоению интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур в 1986-1989г.г. Была организована доставка удобрений, пестицидов, преимущественно импортных, что привело к созданию избыточной нагрузки на почву, воздух и загрязнению водных ресурсов в районах их применения. При этом валовые сборы продукции не увеличивались.
Поэтому внедрение технологий в сельском хозяйстве без учёта местных условий и профессиональной подготовки специалистов не дало ожидаемых результатов. Это привело к повышению затратности производства и экологическим эксцессам. Отказ от обработки почвы и применение химизации (пестицидов) приводит к снижению продуктивности почвы, росту засорённости посевов, развитию эрозионных и дефляционных процессов.
«Земля - наша прародительница, без неё невозможна жизнь человека. Однако человек подвергает её безжалостному опустошению. Плодородие вовсе не в такой степени является естественным качеством почвы, как то может показаться: оно тесно связано с современными отношениями». (К.Маркс, Ф. Энгельс соч. т.4. С.175).
Научные предпосылки экологизации земледелия
Достижения научно-технического прогресса должны быть известны товаропроизводителям. Система информирования, подготовки кадров специалистов активно реализует научные результаты.
В.И.Ермолов и Д.Н. Прянишников формулировали систему земледелия как «способ использования земли для возделывания определённых культур, не умаляя роль почвенного плодородия». Именно выявление потребности растений и их удовлетворение в качестве главной задачи земледелия видели Д.Н.Прянишников, Н.И.Вавилов, Н. М. Тулайков и их последователи.
В.В.Докучаев положил в основу системы земледелия ландшафтный подход. Однако его концепция оптимизации агроландшафтов не была развита в производственных масштабах и лишь в последние годы проблема защиты почв от эрозии и дефляции привела к развитию науки ландшафтоведения.
В 30-е годы из самой сути земледелия ушло основное системообразующее начало – растение и его потребности. В этот период на первом месте оказалась структура почвы и повсеместное насаждение травопольной системы земледелия без учёта почвенно-климатических условий и биологических особенностей возделываемых культур в зонах. Понятие плодородие почвы и борьба за его повышение приобрели ведомственный характер. Утвердилось определение системы земледелия, данное В.Р.Вильямсом, «как комплекс агротехнических мероприятий, направленных на восстановление и поддержание плодородия почвы».
Появились программы плодородия – известкование кислых почв, гипсование солонцов. Эти работы выполнялись в виде капитального ремонта поля, при этом не учитывалось конкретное растение и его потребности. Общедоступная идея -- «создай» плодородную почву – и всё, что нужно, вырастет стала главной. При подборе сельскохозяйственных культур не учитывалась экологическая обстановка. Это не способствовало повышению продуктивности земледелия. Значительно увеличилось применение удобрений, объёмы мелиоративных работ, высаживались полезащитные лесные полосы, что привело к самым высоким затратам в мире на гектар пашни. Однако валовые сборы продукции не увеличивались. Утрата системообразующих начал в земледелии привела к уходу от лучших традиций русской классической агрономии, утверждавшей приоритет растения в земледелии. Нужен был более гибкий подход к формированию системы земледелия.
На первый план оптимизации агропромышленного производства выходят задачи адаптации земледелия. Николай Максимович Тулайков (1875-1938) в 1936 году написал книгу-рецензию «Почвоведение» на учение В.Р. Вильямса, в которой подверг критике теорию травопольной системы земледелия, насаждаемую по всей стране. Он отмечал: «Как можно допустить, что на всей огромной территории Советского Союза с его бесконечно разнообразным состоянием земледелия может быть найдено одно общее решение вопроса, один общий метод лечения всех недугов…». Им была предложена система «сухого земледелия» -- обработка почвы без оборота пласта и рекомендовались сорта культур, привезенные Н.И. Вавиловым из пустынь Малой Азии и приспособленные к засухе [45]. Эта книга была допущена к изданию только в 1960 году.
Воспроизводство почвенного плодородия. В процессесельскохозяйственного использования происходит существенное изменение почвенных характеристик в сравнении с целинными аналогами (окультуривание, деградация). Знание количественных значений водно-физических, физико-химических, агрохимических, биологических и других показателей, определяющих уровень окультуривания пахотных земель, позволяет земледельцу наиболее рационально применять агротехнические,мелиоративные и другие приёмы, направленные на повышение продуктивности почв и воспроизводство их плодородия.
Низкий уровень окультуренности характеризует почвы, которые по своим природным свойствам низкоплодородны и практически не поддаются улучшению в процессе их использования. Низкий уровень плодородия имеют почвы, деградированные в результате сельскохозяйственного использования под влиянием эрозии и дефляции, вторичного засоления, осолонцевания.
Средний уровень окультуренности соответствует экономически обоснованному состоянию плодородия почв степи. Совокупный эффект окультуривания, когда урожайность будет соответствовать среднему уровню.
Высокий уровень окультуренности почв предполагает оптимальные значения большинства почвенных показателей. Рост продуктивности почв при этом ограничен погодными факторами и уровнем технологии возделывания сельскохозяйственных культур. При нерациональном ведении сельскохозяйственного производства уровень окультуренности будет значительно изменён и наиболее вероятные изменения – деградация почвенного плодородия. Низкоплодородные почвы должны быть выведены из пашни. Усиление деградации почв связано в первую очередь с изменением их водно-физических показателей.
Направленность в окультуривании почв, изменении их свойств под воздействием человека имеет ряд особенностей:
- активизация процессов накопления гумуса, преимущественно гуминовых кислот, связанных с кальцием;
- уменьшение и предотвращение солонцеватости почв;
- усиление микробиологической активности в пахотном слое, активизация жизнедеятельности микрофлоры, участвующей в гумификации органического вещества;
- накопление общего и доступных форм азота.
На первом этапе разработки и освоения системы земледелия в любой природной зоне имеет значение не просто констатация местных условий и особенностей, а возможно более точное выявление причин, ограничивающих или препятствующих получению высоких и устойчивых урожаев, сохранению плодородия почвы.
После распашки целинных и залежных земель производство зерна в стране увеличилось в несколько раз. В 1956 в Казахстане впервые получено 16,3 млн. тонн зерна (1млрд пудов), а до освоения целины в лучшие годы этот показатель не превышал 6-7млн. тонн. Среди стран бывшего Союза Казахстан занимает лидирующее место в производстве сильной и твёрдой пшеницы. Однако уже в конце пятидесятых годов засухи и пыльные бури уничтожали посевы зерновых, а в отдельные годы затяжная дождливая осень не позволяла убрать урожай до выпадения снега.
Факторами, тормозящими рост урожайности в степных районах Сибири и Северного Казахстана, является дефицит увлажнения и активный ветровой режим, способствующий иссушению и развитию дефляции почвенного покрова, переходящей в пыльные бури на открытых площадях.
На отвальной зяби снег не задерживался, а весной при частых сильных ветрах и отсутствии осадков пахотный слой быстро пересыхал, всходы растений были изреженными, а пыльные бури засекали их песком и мелкозёмом. В 1960 – 1963 г.г. пыльные бури охватили около 11 млн. га пашни, а в 1963г. небывалая весенне-летняя засуха не позволила во многих хозяйствах собрать даже семена.
Становление научного обеспечения целинного земледелия было одновременно с распашкой и освоением целины. На севере Казахской ССР в1956г. был организован Казахский НИИ зернового хозяйства, позже переименованный во ВНИИЗХ, и ряд опытных станций. Используя мировой, отечественный и производственный опыт степного земледелия, к началу шестидесятых здесь разработаны основные элементы целинного земледелия на базе обработки почвы без оборота пласта, посев зерновых по стерне, организация почвозащитных севооборотов с полосным размещением культур.
Научным центром по разработке почвозащитного земледелия и создания технических средств для его осуществления на севере Казахстана, а в последующем и для степных регионов бывшего Союза стал коллектив учёных ВНИИЗХ, возглавляемый директором академиком А.И.Бараевым [38].
Для создания новых почвообрабатывающих орудий и посевных машин по почвозащитной технологии в г. Целинограде было создано специализированное конструкторское бюро по противоэрозионной технике, освоено их производство на заводах «Целинсельмаш», «Казахсельмаш», Павлодарском тракторном и ряде других.
Т.С. Мальцев (агроном-полевод в Курганской области), А.И. Бараев с группой ученых ВНИИЗХ – на целинных землях Северного Казахстана, Поволжья, Сибири разработали и внедрили почвозащитную систему земледелия, которая применяется в степных районах Северного Кавказа, Украины, Центральных черноземных областей России, Поволжья, Западной Сибири и Северного Казахстана. Основу этой системы земледелия составляет плоскорезная обработка почвы с оставлением на поверхности почвы стерни и растительных остатков. Это делает почву более ветроустойчивой. Важным элементом почвозащитной системы земледелия являются почвозащитные севообороты на почвах легкого механического состава. Разработка и внедрение почвозащитного земледелия велась дифференцированно с учётом возможной опасности возникновения ветровой эрозии на землепользовании каждого хозяйства. Итогом этой масштабной работы стал отказ от вспашки и внедрение почвозащитной обработки на площади более 20 млн. га на севере Казахстана, что послужило повышению и стабилизации урожайности зерновых в 70 – 80-е годы.
Перевод земледелия степных регионов на почвозащитную обработку почв в течение относительно короткого периода позволил остановить пыльные бури, повысить устойчивость производства зерна. Был сделан существенный шаг к дальнейшему совершенствованию и адаптации системы земледелия к региональным почвенно-климатическим условиям.
С высоты прошедших лет прослеживается роль научного организатора почвозащитного земледелия «главного агронома целины» Александра Ивановича Бараева, бессменного директора ВНИИЗХ со дня организации в течение 27лет.
Успех научного поиска института создавался трудом многих научных работников, инженеров, техников и лаборантов, посвятивших всю свою трудовую жизнь становлению науки целинного земледелия.
Ландшафт целинных ковыльно-типчаковых степей преобразован в культурный агроландшафт, обеспечивающий комфортные условия для работы и жизни человека. Адаптация региональных систем земледелия к зональным ландшафтным условиям землепользования на основе агроэкологического устройства территории должна быть направлена на развитие зерновой отрасли на севере Казахстана.
Работами учёных ВНИИЗХ в 60-е годы был сделан прорыв к экологизации земледелия. В период освоения разработанной ими почвозащитной системы земледелия, для районов проявления дефляции были пересмотрены многие традиционные представления о земледелии. К началу 80-х годов в результате усилий многих учёных сложилась солидная основа для углубленной дифференциации земледелия к различным природным условиям.
|
|
|
