Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Система земледелия. Учебное пособие к самостоятельной работе студентов
.pdf
Глава 4.
АГРОЛАНДШАФТНОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ
Агроландшафтное, или адаптивно-ландшафтное, земледелие –
адаптированная к местным ландшафтам система земледелия, отвечающая требованиям экологической безопасности, рационального использования земли и воспроизводства плодородия почвы, получения
высоких и устойчивых урожаев.
Агроландшафтная система земледелия существует только на уровне агропредприятия. Для района, области могут быть сформулированы общие отличительные особенности ландшафтных систем предприятий данного региона.
Ландшафт – относительно однородный участок географической
оболочки земли, выделенный в ходе ее эволюции и отличающийся
структурой, характером взаимосвязей и взаимодействия между компонентами. Ландшафты, которые были освоены сельскохозяйственным производством, называются агроландшафтом. В процессе земледельческого использования природный ландшафт не изменяется до
основания, а только частично преобразуется.
Агроландшафт – природно-производственный территориальный
комплекс сельскохозяйственного назначения, функционирующий как
природно-антропогенная ресурсно-воспроизводимая и средообразующая геоэкосистема.
До недавнего времени при разработке систем земледелия основной задачей было достижение заданной величины урожайности путем удовлетворения биологических потребностей культур. К современным системам земледелия, помимо достижения цели максимального производства продукции, предъявляются требования максимально возможного сбалансированного использования ресурсного потенциала без вреда окружающей среде. Для реализации этой задачи агроландшафтное земледелие должно представлять собой систему управления агроландшафтом, основанную на законах функционирования природных систем.
В основе разработки агроландшафтных систем земледелия заложены следующие принципы:
• зональность,
• адаптивность культур, технологий их возделывания к условиям
местности,
• целостность функционирования элементов и звеньев системы
как единого целого,
31
• оптимизация,
• нормативность, то есть дозирование факторов интенсификации,
• природоохранная направленность,
• социально-экономическая целесообразность,
• экологическая безопасность,
• эстетическая привлекательность.
На практике это достигается рациональной трансформацией земельных угодий, подбором культур и совершенствованием структуры посевных площадей, адаптированной к местным почвенно-климатическим и гидрогеологическим условиям, размещения сельскохозяйственных культур с учетом взаимовлияний в агросистемах, рациональным использованием естественных кормовых угодий, оптимальным отводом сельскохозяйственных угодий под другие виды, например, лесные насаждения, гидротехнические сооружения.
При разработке агроландшафтных систем земледелия следует отдавать приоритет ландшафтной морфо-генетической структуре территории над административными и хозяйственными границами. Выделение и установление границ агропредприятий должно проводиться после природоохранной организации агроландшафта. Поэтому для разработки агроландшафтных систем необходимы:
• классификация, картографирование и типизация агроландшафтов;
• анализ потенциала природных и антропогенных ресурсов;
• схема интенсивности вещественно-энергетических потоков с уче-
том сопряженности каскадных ландшафтно-геохимических систем;
• мониторинг;
• метод эколого-экономической оценки агроландшафтных систем.
Так как агроландшафтная система земледелия разрабатывается
под конкретную территорию, в процессе её проектирования необходимо использовать унифицированные таксономические единицы агроландшафта, отвечающие требованиям:
• четкость выделенных границ;
• единое функционирование системы элементов агроландшафта;
• обеспечение оценки режима функционирования и контроля за ним.
Этим требованиям хорошо отвечают элементарные водосборы
(ложбинный, долинные, лощинный, балочный и др.), в границах которых оценивают ресурсный потенциал и определяют способы рационального землепользования территории.
32
Методологической основой проектирования агроландшафтных
систем земледелия является системный подход и моделирование.
Учитывая, что разработка системы земледелия для той или иной таксономической единицы агроландшафта является сложным процессом,
базовую модель системы следует рассматривать с позиции модели
структуры и модели функциональных свойств. В базовую модель входят модели отдельных элементов системы земледелия, модели режимов и процессов, протекающих в агроландшафтах, а также модели
взаимосвязей, объединяющих частные модели в одно целое.
4.1 Проблемы и перспективы развития
агроландшафтного земледелия
В последние годы широко используется термин «агроландшафтное земледелие». Его появление связано с возросшим уровнем экологического самосознания органического единства человека с природной средой и характером его хозяйственной деятельности. Прообразом, первым этапом агроландшафтного (экологического) земледелия
является контурно-мелиоративное (почвоводоохранное) земледелие,
успешно разрабатываемое в нашей стране под руководством акад. А.
Н. Каштанова. Суть его состоит не только в том, чтобы использовать
в земледелии новейшие достижения рационального природопользования, но и в том, чтобы выработать конкретные методические подходы к формированию экологически устойчивых сельскохозяйственных
ландшафтов, максимально учитывающих местные природные условия и характер производства.
Процессы формирования и функционирования естественных и
искусственных ландшафтов происходили и происходят по соответствующим законам (и закономерностям) развития природы, человека
и общества. Это качественно новое понимание земледелия как активной отрасли природопользования обязывает каждого человека и прежде всего земледельца понять и глубоко осознать всю сложную гамму
различных изменений и превращений в природе, вызванных его вмешательством в естественный ход процессов и событий, предвидеть
их, уметь прогнозировать их на ближайшую и отдаленную перспективу и своевременно направлять их в желаемое русло, избегая различного рода отрицательных экологических и экономических последствий. Для этого нужно в совершенстве владеть научными основами
33
агроландшафтного земледелия как самой активной отрасли природопользования.
К сожалению, в научной, специальной и особенно в учебной литературе этот вопрос не получил своего полного логического освещения. Все еще продолжается наработка материала, из которого впоследствии может выкристаллизоваться стройная научная основа природопользования и агроландшафтного земледелия. Настоящее изложение материала ставит своей целью систематизацию отдельных научных сведений с учетом перспектив развития по этому непростому,
но жизненно важному вопросу.
Научные основы агроландшафтного земледелия представлены в
рамках обобщенной системы природопользования. Системное мировоззрение о сельском хозяйстве как о функционировании сложной
биоэкономической системы «человек – производство – природные
ресурсы» с ее важнейшим продуцирующим блоком «почва – растение
– внешняя среда» представляет несущий опорный каркас, в который
самой природой вплетены общие законы и частные закономерности
природопользования и агроландшафтного земледелия. Поэтому сущность научных основ агроландшафтного земледелия будут формировать соответствующие законы и закономерности.
Закон единства материального мира в земледелии, как и в других
областях знаний и деятельности человека, выступает в качестве всеобщего закона. Он позволяет глубже понять взаимосвязи органического и неорганического, живого и неживого, земного и космического
взаимодействия между всеми компонентами природной среды, сущность малого биологического и большого геологического круговорота веществ как единой системы. Из него вытекает так называемый
закон физико-химического единства живого вещества (В.И. Вернадского), суть которого заключается в том, что все живое вещество Земли физико-химически едино, и что любые физико-химические агенты, смертельные для одних организмов, оказывают вредное влияние
на другие организмы.
Закон непрерывного обмена (и превращения) вещества и энергии
в системе продуцирующего блока «почва – растение – внешняя среда» составляет внутреннюю сущность развития и формирования плодородия. Плодородие – понятие гипотетическое. В естественных условиях – это сложный процесс взаимодействия между растением,
34
почвой и внешней средой. На основе действия этого закона в природе
поддерживается экологическое равновесие. Он лежит в основе формирования природных комплексов и агроландшафтов, синтеза и разложения органического вещества. Здесь же следует назвать и ряд других законов.
Закон биогенной миграции атомов (В. И. Вернадского) подчеркивает, что миграция химических элементов на земной поверхности и в
биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества или же в среде, связанной с жизнедеятельностью организмов.
Закон однонаправленности потока энергии указывает, что энергия, получаемая сообществом (экосистемой) и усваиваемая продуцентами (автотрофами), рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам (гетеротрофам), а затем редуцентам
(грибы, бактерии) с падением потока на каждом уровне и расходом
энергии на дыхание.
Закон максимизации энергии понимается так, что в соперничестве с другими системами выживает и сохраняется та из них, которая
наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное ее количество наиболее эффективным способом.
3. Закон экологического соответствия между обществом, производством и природной средой его развития или, что то же самое, между человеком, производством и природными ресурсами. Из него следует, что антропогенная (техногенная) нагрузка на природные ресурсы не должна превышать уровней, за пределами которых происходят
необратимые процессы, приводящие к отрицательным экологическим
и экономическим последствиям. С ним связаны размещение производительных сил, производственных центров, специализация и концентрация производства, его характер и масштабы в согласии с природными условиями. Нарушение принципов этого закона ведет к снижению устойчивости и производительности биоэкономической системы «человек – производство – природные ресурсы», всего сельскохозяйственного производства.
С этим общим законом самым тесным образом связан закон соответствия между уровнем развития производительных сил и природно-ресурсным потенциалом, согласно которому развитие производительных сил происходит относительно постепенно до момента резкого истощения природно-ресурсного потенциала, приводящего к эко-
35
логическому кризису и разрешающего через революционные изменения производительных сил.
Закон падения природно-ресурсного потенциала означает, что в
рамках одной общественно-экономической формации (способа производства) и одного типа технологий природные ресурсы делаются
все менее доступными и требуют увеличения затрат труда и энергии
на их использование, извлечение и транспортировку.
Перекликается с ним и закон снижения энергетической эффективности природопользования, утверждающий, что со временем на
получение единицы продукции затраты энергии возрастают. С начала
нашего века в развитых странах мира количество энергии, затрачиваемое на единицу сельскохозяйственной продукции, возросло к настоящему времени в 8-10 раз, а на единицу промышленной продукции - в
10-12 раз.
Поясняет и дополняет сложные процессы взаимодействия между
человеком, производством и природными ресурсами закон ограниченности природных ресурсов, указывающий, что все природные ресурсы (и условия) Земли предельны и конечны, поскольку планета представляет собой ограниченное целое. Из него следует, что неисчерпаемых и возобновимых используемых природных ресурсов и почв не
существует, а рациональное их использование в согласии с законами
природы позволяет поддерживать экологическое равновесие в течение длительного времени без отрицательных (кризисных) последствий.
4. Закон внутреннего динамического равновесия свидетельствует, что вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные изменения, сохраняя общую
сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств систем в их соподчиненности.
Из него следует, что любое изменение среды приводит к развитию природных цепных реакций, направленных на нейтрализацию
произведенного изменения или на формирование новых природных
систем, образование которых при значительных изменениях среды
может принять необратимый характер.
Названные законы являются основополагающими в познании сущ-
36
ности функционирования природных систем, ресурсов и природопользования в целом. Научные основы агроландшафтного земледелия как
отрасли практической деятельности человека, основанной на использовании земельных ресурсов и его важнейшего продуцирующего блока
«почва – растение – внешняя среда», характеризуются и некоторыми
другими особенностями, сформулированными в виде соответствующих законов.
5. Закон автотрофности зеленых растений (Гунар, 1967) гласит,
что все зеленые растения, используя энергию солнечного света, поглощая из воздуха углекислый газ, а из почвы воду и минеральные
соединения, синтезируют все необходимые вещества в количествах,
обеспечивающих их полное развитие. Этот закон подчеркивает факторы реализации биологического потенциала растений и необходимость его использования при формировании фитоценозов и устойчивых агроландшафтов.
6. Закон незаменимости и равнозначимости факторов (условий)
жизни указывает на то, что в продуцирующем блоке «почва – растение – внешняя среда» все факторы жизни растений равнозначимы и
ни один из них не может быть заменен другим. Отсюда следует, что за
счет одного или двух даже очень важных факторов (отдельного приема, способа и т.д.) нельзя получить высокий и полноценный урожай.
Смысл закона очевиден, но на практике он часто игнорируется, в
результате чего снижается плодородие. Например, увлечение минеральными удобрениями и недооценка органических, использование
тяжелых агрегатов на увлажненных почвах, а также после снеготаяния или выпадения дождей ведут к агрофизической и биологической
деградации почв, ухудшению их водного, воздушного, теплового и
пищевого режимов для большинства сельскохозяйственных растений.
7. Закон минимума, оптимума и максимума говорит о том, что
развитие растений и уровень урожайности выращиваемых культур
определяются факторами, находящимися по отношению к данному
растению или группе их в недостатке (минимуме), избытке (максимуме) или в относительно благоприятных (оптимальных) значениях. Из
него следует, что наибольший качественный урожай растений может
быть получен при оптимальном значении и соотношении фактора
внешней среды; при его возрастании или уменьшении урожай снижается.
37
Закон минимума (по Ю. Либиху) в современной его трактовке
понимается так, что выносливость организма определяется самым
слабым фактором его внешних потребностей; дальнейшее его снижение ведет к гибели организма и разрушению экосистемы.
Закон оптимума – как наиболее эффективная жизнедеятельность
организма и функционирование экосистемы в определенных пространственно-временных и вещественно-энергетических пределах. Ниже
и выше (закон максимума) этих пределов (зона выносливости) их эффективность снижается, а при критических значениях происходят
необратимые процессы, гибель организма и разрушение экосистемы.
8. Закон совокупного (совместного) действия факторов жизни
растений (по В. Р. Вильямсу) подчеркивает, что наибольшая эффективность всякого фактора осуществляется при полной обеспеченности растений всеми другими факторами. Из него следует, что для получения высокого и качественного урожая необходимо регулировать
(оптимизировать) всю совокупность факторов жизни растений и условий внешней среды.
По Э. Митчерлиху, А. Тинеману, Б. Бауле он может быть сформулирован так, что величина урожая зависит не от отдельного лимитирующего фактора, а от всей совокупности факторов одновременно.
Удельный вес (влияние) отдельного фактора в совокупности с другими различен. По коэффициенту действия каждого из них могут осуществляться различного рода прогнозы по определению урожайности выращиваемых культур, продуктивности севооборота и агроландшафта в целом.
9. Закон адекватности генотипа растений условиям жизнедеятельности утверждает, что биологический потенциал растения максимально реализуется в условиях внешней среды, соответствующих внутренним потребностям растения, заложенных в его генотипе. По Реймерсу, это правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма. Из него следует, что сельскохозяйственные
культуры рационально выращивать в условиях, к которым они генетически и экологически наиболее приспособлены; создавать такие
сорта и гибриды, которые в наибольшей мере соответствовали бы
условиям их возделывания. Этот закон позволяет определять условия
формирования экологически устойчивого агроландшафта и всего земледелия. С ним связаны определение специализации производства,
38
структуры посевных площадей, организации территории (землеустройства), проектирование севооборотов и мелиоративных приемов с
учетом особенностей всего природного комплекса данной территории (местности).
Основу этого закона составляют: биогенетический закон Э. Геккеля и Ф.Мюллера, подчеркивающего, что организм в своем развитии повторяет историческое развитие своего вида; закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н. И. Вавилова, устанавливающего, что генетически близкие виды и ряды характеризуются
сходными рядами наследственной изменчивости, обусловленной соответствующим порядком гомологичных генов в хромосомах; системогенетический и системопериодический законы, подчеркивающие,
соответственно, биогенетический закон применительно к природным
системам и периодичности структурного построения и функционирования природных систем в зависимости от действия обобщенного
системообразующего фактора: заряд атомного ядра в периодическом
законе химических элементов, структура генов в хромосомах в законе гомологических рядов наследственной изменчивости, физико-географические пояса и ландшафтные зоны в периодическом законе географической зональности.
10. Закон разнообразия и устойчивости естественных фитогеоценозов свидетельствует о том, что чем разнообразнее и богаче флористический состав фитогеоценозов, тем они более устойчивы к внешним
неблагоприятным воздействиям. Естественные фитоценозы – это постоянно развивающиеся и самосовершенствующиеся сложные биологические системы, адаптированные к определенным условиям их
произрастания.
Применительно к агрофитоценозам из него следует, что в пределах конкретной территории (землепользования) устойчивость фитоценозов и агроландшафта обусловлена их многообразием. С расширением набора выращиваемых культур, типов и видов севооборотов,
травосмесей, учитывающих конкретные местные условия внешней
среды, снижаются неблагоприятные воздействия, возрастает устойчивость агроландшафта и стабильность производства.
Основу устойчивости составляют закон необходимого разнообразия, согласно которому любая система не может сформироваться из
абсолютно одинаковых элементов, и закон генетического разнообра-
39
зия, определяющий, что все живое генетически разнообразно и имеет
тенденцию к увеличению биологической разнородности. Из этих законов вытекает закон неравномерности развития систем, поскольку
это один из способов увеличения разнообразия, а также закон (правило) полноты составляющих системы и правило оптимальной компонентной дополнительности.
11. Закон плодосмены определяет принципы разработки севооборотов и систем земледелия, формирования фитогеоценозов и агроландшафтов с учетом природных и экономических условий. Он утверждает,
что периодическая смена и направленное чередование выращиваемых
культур в полях севооборота обеспечивают наибольшую реализацию
биологического потенциала растений и почвенно-климатических ресурсов, повышают плодородие и устойчивость земледелия. Проектирование, внедрение и освоение научно обоснованных севооборотов с
учетом местных зональных и микрозональных условий, специализации хозяйства и организации территории пахотных земель повышают
урожайность на 20-25 %, снижают энерго- и трудозатраты, создают
надежную основу рационального природопользования.
Закон плодосмены является примером реального воплощения на
практике законов адекватности генотипа растений условиям жизнедеятельности, разнообразия и устойчивости фитогеоценозов.
12. Закон баланса (равновесия) биогенных веществ. В земледелии он не совсем корректно именуется по Ю. Либиху как «закон возврата». Закон ориентирует аграрников на необходимость поддержания и восстановления равновесия и баланса биогенных веществ в центральном продуцирующем блоке «почва – растение – внешняя среда», оказавшихся в пределах (минимуме или максимуме), ниже или
выше которых снижается урожай, нарушается устойчивость и стабильность функционирования агроландшафта.
Каждому этапу развития производительных сил общества соответствует различная интенсивность круговорота и отчуждения биогенных веществ, которые, снижая плодородие, указывают на необходимость поддержания их уравновешенного баланса. По существу он
является частной интерпретацией наиболее общего закона внутреннего динамического равновесия. Он перекликается с законами минимума, оптимума и максимума, однако носит более системный и конкретный характер применительно к малому биологическому и боль-
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]