Ресурсосберегающие технологии в земледелии. Учебное пособие

Рецензент–

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент РАСХН, директор Волгоградского филиала Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова

В.В. Бородычев

Шуравилин А.В., Бушуев Н.Н., Скориков В.Т., Салдаев А.М.

Ш97 Ресурсосберегающие технологии в земледелии: Учеб.

пособие. – М.: РУДН, 2010. – 198 с.

ISBN 978-5-209-03454-4

В пособии излагаются основные сведения по современным системам земледелия, интенсивным и сберегающим технологиям возделывания сельскохозяйственных культур и особенностям этих технологий на эродированных, орошаемых и осушенных землях. Рассматриваются вопросы экологизации земледелия, достижения генной инженерии в сельском хозяйстве, научные основы севооборотов, их типы и значение. Дана характеристика систем удобрений, раскрывается эффективность их использования.

Приведены энергосберегающие технологии обработки почвы, приемы интегрированной защиты растений от вредителей, болезней и сорняков.

Особое внимание уделено агроландшафтной, сберегающей и органической системам земледелия и эколого-экономическим аспектам их применения.

Для студентов агрономического направления.

©Шуравилин А.В., Бушуев Н.Н., Скориков В.Т., Салдаев А.М., 2010

©Российский университет дружбы народов, Издательство, 2010

2

Учитывая масштабы антропогенной деградации почвенного покрова, почву необходимо оградить от влияния процессов, разрушающих ее ценные свойства – структуру, содержание почвенного гумуса, микробное население, и в то же время от поступления и накопления вредных и токсичных веществ.

Методы предотвращения всех видов деградации почв возможны при реализации комплекса мер, обеспечивающих рациональное использование земельных угодий при расширенном воспроизводстве плодородия почв. Накопленный на- учно-производственный опыт обеспечивает комплекс крупномасштабных работ по восстановлению продуктивности почв в зависимости от почвенно-климатических условий зоны, форм хозяйствования и проявления негативных процессов.

Для более эффективного использования почв в аграрном производстве широко применяется система агротехнических, фитолесотехнических и мелиоративных мероприятий самостоятельно или в сочетании с биологическими и химическими методами. Важное место при этом принадлежит ресурсосберегающим технологиям, при которых применяется минимальная обработка почвы, а растительные остатки сохраняются на поверхности почвы. При использовании сберегающей нулевой технологии почва остается нетронутой от уборки урожая до посева и от посева до уборки урожая. Такая технология не предусматривает разрушения почвы, кроме как при посеве. В связи с ухудшением качества сельскохозяйственной продукции большое значение также придается органическому земледелию и другим современным технологиям в аграрном производстве.

Применение систем ресурсосберегающего земледелия позволяет рационально использовать и обеспечивать прогрессирующий рост почвенного плодородия. Новые ресурсосберегающие технологии в аграрном производстве позволяют снизить затраты труда и средств во влажных зонах, по-

4

высить урожайность сельскохозяйственных культур и противодействовать эрозии почв, улучшить окружающую среду.

Как правило, общим для всех существующих технологий остается точное земледелие и рациональное природопользование, в основу которого заложены принципы адап- тивно-ландшафтного землепользования. В настоящем пособии обобщены теоретические и экспериментальные материалы по современным энергосберегающим и экологически безопасным технологиям, обеспечивающим повышение плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур при высоком качестве получаемой продукции.

5

экологическая аксиома Ч. Дарвина (аксиома адаптированности), закон относительной независимости адаптации и ряд других правил определяют исходную предпосылку земледелия – адаптированность сельскохозяйственных растений и технологий их возделывания к конкретным природным условиям. Правило меры преобразования природных систем запрещает при их эксплуатации переходить некоторые пределы, за которыми теряется их способность к самоподдержанию (самоорганизации и саморегуляции). Несоблюдение этого правила ведет к опустыниванию северного (холодного) или южного (аридного) типа. В маргинальных и наиболее уязвимых районах коренным преобразованием может быть охвачено не более 1% площади экосистем, находящихся в природно-естественном состоянии. Площадь коренным образом измененных экосистем в наиболее благоприятных условиях может достигать 40%, после чего ущерб возрастает. Закон необходимого разнообразия утверждает, что система не может сформироваться из абсолютно одинаковых элементов или на принципе монополизма. Монокультура не обладает свойствами самопожертвования. Монокультура хлопчатника в Центральной Азии, например, привела к экологическому кризису в этом регионе.

Правило цепных реакций жесткого управления природой заключается в том, что создание объектов, меняющих природные процессы, чревато природными цепными реакциями, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлемыми в длительном интервале времени. Примеры цепных реакций техногенного изменения природной среды весьма многочисленны. Подобные реакции следуют за созданием гидромелиоративных систем, сведением лесов, массовой распашкой земель в сложных эрозионных ландшафтах, особенно в условиях вечной мерзлоты.

7

Конкретный наглядный пример – антропогенная катастрофа Аральского моря.

Получил развитие и углубление закон А. Тюрго – Т. Мальтуса. Закон убывающей отдачи в современной трактовке формулируется следующим образом: повышение удельного вложения энергии в агросистему не дает адекватного пропорционального увеличения ее продуктивности. С начала текущего столетия количество энергии, затрачиваемое на единицу сельскохозяйственной продукции, в развитых странах мира увеличилось в 8–10 раз.

Закон возврата веществ в почву, сформулированный Ю. Либихом, сводится к тому, что все вещества, используемые растениями при создании урожая, должны полностью возвращаться в почву с удобрениями. Нарушение этого закона, по утверждению Ю. Либиха, рано или поздно должно приводить к утрате плодородия почвой.

Впринципе все биологически важные элементы питания, взятые урожаем из почвы или потерянные другими путями, должны возвращаться в нее с некоторым превышением, чтобы обеспечивать непрерывный рост урожаев и компенсировать потери в результате смыва, выщелачивания, денитрификации. Это достигается внесением удобрений, запашкой пожнивных остатков, а также путем возделывания бобовых культур, способствующих накоплению в почве связанного азота. Таким образом, обеспечивается круговорот веществ и повышается плодородие почвы.

Закон минимума Ю. Либиха со временем сопровож-

дался существенными дополнениями. Ф. Блекман в 1909 г. сформулировал закон ограничивающих (лимитирующих) факторов в следующей редакции: факторы среды особенно затрудняют (ограничивают) возможность существования вида в данных условиях, несмотря на оптимальное сочетание других отдельных условий.

В1913 г. В. Шелфорд сформулировал закон толерантности, согласно которому лимитирующим фактором процве-

8

тания организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Позже (1957–1973 гг.) появился закон относительности действия лимитирующих факторов Лундегарда – Полетаева: форма кривой роста численности популяции (ее биомассы) зависит не только от одного вещества с минимальной концентрацией, но и от концентрации и свойств других ионов, имеющихся в среде.

Важной поправкой и дополнением к закону минимума служит закон неоднозначного (селективного) действия факторов на различные функции организма: любой экологический фактор неодинаково влияет на функции организма, оптимум для одних процессов (например, дыхания) не есть оптимум для других (например, питания).

Дополнительное правило замещения дефицитных веществ закона минимума Ю. Либиха было углублено Э. Рюбелем в виде закона (эффекта) компенсации факторов: отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов могут быть компенсированы другими факторами. Например, недостаток света для растения может быть компенсирован обилием диоксида углерода.

Наиболее общее значение, очевидно, имеет закон со-

вокупного действия факторов: взаимосвязь экологических факторов и их взаимное усиление и ослабление определяют их воздействие на организм и успешность его жизни. При этом важно не только воздействие извне, но и физиологическое состояние организма. Иногда закон совокупного действия факторов называют законом физиологических взаимодействий. Этот закон был сформулирован в 1900 г. Э.А. Митчерлихом как закон эффективности факторов в приложении к сельскохозяйственным культурам. Б. Бауле назвал его законом совокупного действия, а А. Тинеман дополнил и развил его.

9

При разработке и освоении систем земледелия большого внимания заслуживает закон плодосмена, высказанный в 1838 г. русским профессором М.Г. Павловым: «Любое агротехническое мероприятие более эффективно при плодосмене (чередовании культур), чем при бессменном посеве». На положениях, вытекающих из этого закона, основаны принципы построения севооборотов, промежуточных культур в повторных посевах и т.д. Многолетние опыты, проводившиеся в Англии (Ротамстед), Дании (Асков), России (ТСХА) и других странах, подтвердили важность соблюдения закона плодосмена как в севообороте, так и в поликультуре.

На пути от общесистемных закономерностей к правилам природопользования и поведения людей в их взаимосвя-

зи с природой Б. Коммонером сформулирован так называе-

мый венок законов: 1) все связано со всем; 2) все должно ку- да-то деваться; 3) природа знает лучше; 4) ничто не дается даром.

Законы Коммонера являются концентрированным выражением ряда законов экологии. Первый из них обращает внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе и близок по смыслу к закону внутреннего динамического равновесия: изменение одного из показателей системы вызывает функционально-структурные количественные и качественные перемены, при этом сама система сохраняет общую сумму вещественно-энергетических качеств. Второе положение Коммонера синтезирует рассмотренный закон с законом развития природной системы за счет окружающей ее среды: любая система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды. Третий закон Коммонера созвучен закону неполноты информации (принцип непоследовательности), согласно которому информация при проведении акций по преобразованию и вообще любому изменению природы всегда недостаточна для априорного суждения

10