Биологическая рекультивация нарушенных земель. Монография

В ГИС широко применяют материалы дистанционного зондирования. Они позволяют анализировать спутниковые фотоснимки вместе с топографическими картами и картами почв. Спутниковые снимки полей на регулярной основе позволяют выявить возникновение проблем на самой ранней стадии. Новые технологии дистанционного зондирования предоставляют новые механизмы и методы повышения эффективности управления производством. Использование ГИС требует больших вложений в покупку программного обеспечения, оборудования, цифровых карт, обучения кадров и реорганизацию всех этапов производства и управления получать в виде графических карт, отображающих потенциальную урожайность, состояние растений, влажность почв и др. ГИС позволяет расширить информацию о почвах, состоянии растений в каждый из периодов вегетации. Раннее обнаружение различий в состоянии посевов позволяет своевременно определить те участки полей, на которых необходимо дополнительное внесение удобрений.

Развитые информационно-управляющие системы (ИУС, IMS – Information Management Systems) являются непременным атрибутом точных технологий. Они включают в себя совокупность методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих сбор, накопление и хранение данных, обработку данных и формирование программ реализации технологии.

Интенсификация растениеводства, основанная на широком использовании пестицидов и высоких норм минеральных удобрений, делает продукцию биологически не безопасной. Большую актуальность обретают меры, предупреждающие загрязнение окружающей среды и производимой растительной продукции тяжелыми металлами, пестицидами, нитратами, нитритами и др. Экологически безопасная

81

технология исключает загрязнение почвы, поверхностных и грунтовых вод и воздуха токсическими веществами. Она предусматривает использование, главным образом, биологического азота, но не исключает применение небольших доз дробных азотных подкормок, не загрязняющих окружающую среду и продукцию нитратами. Эта технология допускает также применение быстро детоксицируемых пестицидов, не накапливающихся в почве и растениях, хотя она базируется на широком использовании биологических и механических средств защиты посевов. Экологически безопасные технологии производства биологически чистой продукции должны быть энергоили ресурсосберегающими, используя принципы минимализации и совмещения обработок, экономии затрат (Устойчивое развитие…, 2013).

Ресурсосберегающие технологии в сельском хозяйстве позволяют экономно использовать материальные, технические, трудовые, финансовые, природные и другие ресурсы преимущественно на базе интенсификации производства и уменьшения затрат с целью снижения себестоимости и получения продукции высокого качества.

Стратегия ресурсосбережения становится основой для обеспечения конкурентоспособности растениеводства. Переход на новые технологии позволяет снизить себестоимость зерна на 20-40 % при стабильном росте урожайности на 15-25 %, уменьшить прямые затраты вдвое, расход горючесмазочных материалов – втрое, трудозатраты – в 5-6 раз. В настоящее время в сельском хозяйстве преобладают обычные и экстенсивные технологии. Они бесперспективны вследствие низкой урожайности, неудовлетворительного качества продукции и снижения плодородия почвы. Перспективными являются ресурсосберегающие

82

технологии с использованием ГИС, mini-till, no-till и strip-till (Е.Л. Ревякин, 2011).

Получение экологически безопасной продукции растениеводства является одной из актуальных и важнейших задач развивающего экологического земледелия.

Повышение урожайности сельскохозяйственных культур и объемов производства зерна, кормов и другой продукции растениеводства осуществляется за счет интенсивных методов ведения производства. Они предусматривают широкое применение сбалансированных по элементам питания доз органических и минеральных удобрений, химических средств защиты растений от сорняков, болезней и вредителей, использование при осуществлении технологических операций сверхтяжелых средств комплексной механизации. Все это усиливает антропогенную нагрузку на экологическую среду, приводит к загрязнению почв и продукции тяжелыми металлами, пестицидами и нитратами (Н.Н. Нещадим, 2019).

Высокоинтенсивные технологии ориентированы на максимальное использование генетического потенциала высокоинтенсивных сортов сельскохозяйственных культур, получение продукции заданного качества при минимальных экологических рисках, с применением прецизионных методов управления агроценозами. Эти технологии, называемые также высокими или точными, отличаются от интенсивных использованием современных электронных средств информатизации, геоинформационных систем, космических методов диагностики посевов и дистанционных средств управления ими в изменяющемся режиме.

При высокоинтенсивных технологиях в наибольшей мере достигается задача последовательной оптимизации регулируемых лимитирующих факторов, максимально возможного использования ФАР,

83

тепла, влаги и генетического потенциала сортов растений. При этом важно понимать, что любое нарушение продукционного процесса вследствие природных катаклизмов или технологических ошибок может привести к резкому снижению эффективности технологий. Очевидно, что ориентироваться на максимальную интенсификацию технологий, разумеется, экономически приемлемую, целесообразно в благоприятных природных условиях с минимальной вероятностью стрессовых ситуаций (засуха и пр.) при высоком профессионализме исполнителей, вооруженных последними достижениями научно-технического прогресса. (И. Е. Бугинский, 1976).

Взадачу высоких технологий входит целенаправленное регулирование элементного состава сельскохозяйственной продукции до оптимальных значений, в том числе по микроэлементам.

Ввысокоинтенсивных технологиях обеспечивается высокая точность внесения удобрений и пестицидов, подкормка растений в зависимости от содержания азота в листьях по коэффициенту цветности, выборочное опрыскивание сообществ сорняков в посевах сельскохозяйственных культур и др. Тем самым достигается экономия препаратов и предельно сокращается опасность загрязнения окружающей среды (Рост и развитие растений…, 2013).

Для комплексного решения экологической проблемы необходима цельная и многокомпонентная система мероприятий по мониторингу и предупреждению загрязнения почвы, продукции растениеводства и окружающей среды за счет создания производств замкнутого цикла с безотходными и малоотходными технологиями.

Академик В. Р. Вильямс считал возможным внедрение в нашей стране экологически сбалансированных травопольных систем земледелия.

84

Воспроизводство плодородия почв преимущественно биологическим путем посредством травополья он рассматривал в качестве альтернативы создания «чрезмерно мощной промышленности удобрений». Взгляды В. Р. Вильямса актуальны и в наши дни.

Чтобы снизить пестицидную нагрузку на почву и растения, в первую очередь используют севооборот и другие агроприемы, снижающие запасы вредных насекомых, болезней и сорняков (своевременная и высококачественная обработка почвы; механическое уничтожение сорняков; использование сидеральных и чистых паров, промежуточных сидеральных культур, ловушек и приманок для вредных насекомых и т.

п.).

При необходимости следует применять пестициды с узкой избирательной способностью и коротким периодом детоксикации, строго соблюдая нормы, сроки и способы их применения. На почвах, уже загрязненных пестицидами, имеет смысл возделывать культуры, используемые для на технической переработки. Следует шире применять биологические методы борьбы: использовать паразитов вредных насекомых; организмы, вызывающие болезни вредителей; устраивать ловушки, в том числе феромонные. Защитным эффектом от болезней обладают ряд микробиологических препаратов-регуляторов.

Издавна было замечено, что одни агротехнические приёмы могут ограничить численность вредителей, а другие, наоборот, способствовать их накоплению и последующему массовому размножению. Это обстоятельство послужило основой для создания агротехнического метода борьбы с вредными организмами. Обработка почвы. Зяблевая вспашка – благоприятное условие для активизации насекомых, способных проникать

85

в рыхлый слой почвы на значительную глубину и уничтожать свои жертвы. Вредители поедаются птицами.

Рассматривая предпосылки формирования устойчивых агроэкосистем необходимо основываться на ландшафтно-экологическом подходе, который предполагает изучение природных явлений и процессов и инвентаризацию их ресурсного потенциала; оценку природных систем, применительно к возможным видам использования; прогнозирование вероятных изменений природных комплексов в результате их использования; разработку подходов к управлению процессами изменения природных комплексов из-за антропогенного воздействия, определение путей и способов их регулирования; обоснование и разработку рекомендаций по оптимизации агроландшафтов.

Переход к ландшафтным системам земледелия обеспечит условия для экологически безопасного и экономически целесообразного использования природных и антропогенных ресурсов с целью получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции (А.А. Жученко, 1994).

Аэроландшафтные системы формируются в результате взаимодействия природно-территориальных комплексов с системами земледелия, мелиоративными мероприятиями, способами содержания скота и т.д. (Г.Р. Дорожко, 2001).

Таким образом, человек на основе опыта постепенно и трудно осознает первичность естественных факторов в земледелии перед антропогенным (естественно, если речь идет об уничтожении почвенного покрова).

Именно попыткой поиска путей к такому сосуществованию, на наш взгляд, являются разрабатываемым в настоящее время адаптивно-

86

ландшафтные системы земледелия, важнейшим инструментом адаптации земледелия в которых является регуляция интенсивности механической обработки почвы. В этих условиях возникает необходимость исследования процессов, протекающих в почве, для подбора оптимальной степени сокращения интенсивности механической обработки. Смысл этого оптимума заключается в том, что сочетание процессов самовосстановления и культурного почвообразования должны быть таковы, чтобы не ограничивалась продуктивность агроценоза. Иными словами, интенсивность механической обработки должна быть такой, чтобы и почвенных запасов извлечь только то, что необходимо растению. Адаптации земледелия предполагает пересмотр структуры угодий. При этом часть земель должна будет превращена в многолетние кормовые угодья и пастбища, то есть, переведена в стадию самовосстановления. Вопрос о динамике этого процесса остается практически не изученным.

87

ГЛАВА 5. Характеристика почв зоны отчуждения Невинномысского канала

Полный солевой анализ водных вытяжек почв был сделан из образцов, взятых на целинных участках, господствующих по соседству с рекультивированными территориями, так и на собственно грунтах канала.

Солевой состав водных вытяжек исследуемых почв на целине свидетельствует о том, что они солончаковые и луговые. С поверхности отмечается слабое рассоление в пределах 0,302% на первом участке и 0,554% на втором. С глубины 40 см происходит резкое увеличение содержания солей до 2,975 и 1,914% соответственно. Среди анионов наблюдается преобладание сульфатов, что свидетельствует о сульфатном типе засоления.

При пересчете на возможные соли выявлено, что на целинном участке около 30-40% нетоксичных солей. Процентное содержание токсичных солей сравнительно высокое (60-70%) и составляет более 1% от суммы. На первом участке с глубины, а на втором с поверхности появляется гидрокарбонат натрия, как наиболее неблагоприятная соль после карбоната натрия. Основную долю сульфатов составляют сульфаты натрия и магния.

На основании вышеизложенного можно сделать заключение о том, что это черноземы солонцевато-глубокосолончаковые луговые, с залеганием грунтовых вод с глубины 40 см.

Количество и качество солей с полосы отчуждения канала аналогичны предыдущим, т.е. взятым на прилегающих целинных участках, с той только разницей, что засоление здесь наблюдается с поверхности, что характерно не для почвенного профиля, а для

88

материнской породы, извлеченной на поверхность. Наблюдается этих образцах также отсутствие гидрокарбоната натрия и приблизительно одинаковое содержание сульфатов натрия и магния (табл. 1, 2, 3).

По данным И. В. Гущина (1937) предельное содержание солей для пшеницы равно 0,6%. По мнению А.А. Шахова (1956) порог тосичности солей наблюдается у многих трав при концентрации 0,5- 0,8%.

Майкопская глина, которой представлены полосы отчуждения Невинномысского канала, кроме сильного засоления имеет тяжелый механический состав, в ней содержится частиц более 0, 001-41-52 %, а более 0, 01-64-81 %. Установлено, что она обладает плохими физическими свойствам. Интервал влажности, при котором возможна доброкачественная разделка почвы, очень узкий – от 21 до 23%. Эти грунты также отличаются сильной уплотнённостью, глыбистостью, плохим воздушным и водным режимами. Обнажение майкопских глин имеет большую способность к сильному размыву, т.е. в сильной степени подвержены эрозии.

Солонцеватые чернозёмы на майкопских глинах в слое 0-10 см могут содержать до 5-7 % гумуса, они богаты азотом и средне обеспечены фосфором. Анализ грунтов майкопских глин показал, что они бедны органическим веществом и фосфором, богаты калием. Тип засоления - сульфатный.

По агроклиматическому районированию Ставропольского края место проведения опытов относится к умеренно влажному району (Система ведения…, 1980).

За год здесь выпадает по многолетним данным 511 мм осадков (табл.

1-4).

89

Зима заканчивается в конце первой декады марта, а начинается в первых числах декабря. Абсолютная минимальная температура - 34°С, а среднемесячная температура января - 4,2°С. Снежный покров в среднем составляет 10-12, максимально - 40-60 см. Весенние заморозки обычно прекращаются в конце второй декады апреля, но иногда 10-11 мая.

Лето жаркое, начинается во второй половине мая. Абсолютный максимум температур 41°С, а среднемесячная температура июля составляет 22,3°С. Сумма осадков за период активной вегетации близка к 400 мм. Число дней с суховеями - 60-70 в году.

Продолжительность безморозного периода 180-190 дней. Осенние заморозки в среднем наблюдаются в середине октября в отдельные годы и на месяц раньше.

90