Задачи исследований:

1) заложить почвенно-геоморфологические профили и изучить основные свойства почв на разных элементах мезорельефа;

2) определить баллы бонитета почв по математическим моделям урожайности;

3) выявить взаимосвязи между свойствами почв и влияние различных свойств почв на урожай с/х культур;

4) выяснить влияние элементов рельефа на основные свойства почв и урожай.

Научная новизна. Данная работа является одной из основ для выделения типов земель и последующей разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия на примере Сухобузимского района.

Защищаемые положения:

1) Размещение почв в пределах почвенно-геоморфологических профилей подчиняется определенным закономерностям: нижние трети склонов и шлейфы склона заняты черноземами оподзоленными, середина склона- выщелоченными (на северных склонах) или обыкновенными (на южных склонах) черноземами, на верхних склонах и плато размещены преимущественно черноземы обыкновенные или выщелоченные.

2. Данные факты являются основополагающими для выделения типов земель.

Практическая значимость. Полученные результаты пополняют банк данных по свойствам почв Красноярской лесостепи и являются основой одной из основ для разработки типизации земель.

Апробация работы:

1) Основные результаты диссертационного исследования были представлены в VII Всероссийской студенческой научной конференции «Студенческая наука – взгляд в будущее», которая состоялась 2 апреля 2013 г. в Красноярске в КрасГАУ.

2) По теме диссертации опубликованы 2 статьи: «Взаимосвязи урожайности сельскохозяйственных культур и свойств почв на разных элементах рельефа»-2013 г. и «Количественная оценка плодородия почв на разных элементах рельефа Красноярской лесостепи» - 2014 г., в которых нашли отражение теоретические принципы и результаты работы.  Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 64 страницах, включает 9 таблиц и 8 рисунков. Список литературы состоит из 67 наименований.

Глава 1. Продуктивность почв и системы земледелия (обзор литературы)

1.1. Системы земледелия как условия воспроизводства плодородия почв

В связи с кадастровыми работами 1833-1861гг. специальные комиссии Министерства государственных имуществ собирали сведения о качестве почв и средней урожайности по каждой почве. В результате была составлена бонитировочная шкала, в которой оценку почв проводили по урожайности.

После реформы 1861 г. оценку земель выполняли земства. В этих работах принимал участие В.В. Докучаев, проводивший изучение и оценку почв Нижегородской губернии в 1882-1886гг. Им при участии Н.М. Сибирцева был разработан метод оценки почв, получивший название «нижегородский», или «естественноисторический метод» (Крупкин, 2007).

Первые попытки сравнительной оценки почв земледельческой части края (бывшей Енисейской губернии) относятся к концу прошлого века (Дубенский, 1898).

В 1989-1991 гг. в Красноярском крае, проведена оценка земель в соответствии с «Методическими рекомендациями…» (1990). При этом использовались среднекраевые показатели их оценочных свойств (содержание гумуса в верхнем горизонте, мощность гумусового слоя, рН солевой вытяжки, количество физической глины). Кафедрой почвоведения СХИ была проведена оценка преобладающих типов и подтипов почв в пашне края (Бугаков, Чупрова, 1995).

Большинство методик бонитировки почв, в том числе и общероссийских, имеет те или иные недостатки (экспериментально не доказанные шкалы, включение в модели скоррелированных показателей, недостаточный набор оценочных показателей (свойств) почв, признание равнозначимости факторов, влияющих на урожай, однозначность показателей (одна цифра) для того или иного таксона почв и др.). Учитывая такое положение, некоторые исследователи пошли по иному пути, нивелирующему в той или иной степени упомянутые недостатки, - оценка плодородия почв на основе выявления статистических связей в системе почва - растение. Подобные работы проведены в Ленинградской области (Семенов, 1977), Алтайском крае (Бурлакова, 1984), Красноярском крае (Крупкин, Топтыгин, 1999).

     История проводимых исследований свойств почв на территории Красноярского края насчитывает более 100 лет. Она детально изложена в коллективной работе П.С. Бугакова, М.В. Кириллова, П.И. Крупкина и др., (1976). Здесь целесообразно коротко остановиться лишь на основных этапах изучения почв края, преимущественно почв сельскохозяйственного назначения.

В связи с кадастровыми работами первые  научные исследования почв Сибири связаны с работой В.В. Докучаева «По вопросу о сибирских черноземах», опубликованной в 1882 г. Нельзя не упомянуть работу Енисейского губернатора М.М. Дубенского «Исследования доходности земельных угодий» (1893), в которой приведена местная бонитировочная шкала почв. Первые специальные исследования почв Сибири, в том числе Красноярского  края, приведены экспедициями бывшего  Переселенческого управления в 1909-1912гг.

В них принимали участие видные ученые – почвоведы Л.И. Прасолов, Н.В. Благовещенский, И.И. Емельянов, К.К. Никифоров и другие. Эти работы носили в основном описательный характер. Позже они были использованы К.А. Глинкой в его известной монографии «Почвы России и прилегающих стран».

     Более обширные исследования почв края проведены в 30-40-х годах ХХ в. В связи с организацией ряда кафедр почвоведения в вузах Сибири, в том числе и Сибирском лесотехническом институте (Красноярск, 1931), и созданием в крае производственной группы почвоведов при отделе землеустройства крайсельхозуправления. Руководство всеми работами осуществлялось профессором Омского сельскохозяйственного института К.П. Горшениным и его сотрудниками.

Основные  результаты исследований этого периода (до 1953г.) обобщены в фундаментальной  монографии К.П. Горшенина «Почвы южной части Сибири» (1955), удостоенной Ленинской премии. В этой монографии значительное внимание уделено описанию свойств черноземов, их географии и генезису, агропроизводственной характеристике почв, приведены данные по урожайности различных культур на этих почвах, указано влияние благоприятных и неблагоприятных свойств различных черноземов на рост и развитие растений. Однако количественные показатели по влиянию того или иного фактора или свойства почв на их плодородие не приводятся, что вполне закономерно для анализируемого периода исследований.

В координации деятельности почвоведов заметную роль играло Красноярское отделение всесоюзного общества почвоведов (ВОП), организованное в 1957 г., которое с 1959 г. в течение длительного времени возглавлялось профессором Н.В. Орловским.

Многосторонние исследования почвенного покрова проведены сотрудниками кафедры почвоведения агроуниверситета – П.С. Бугаковым, С.М. Горбачевой, В.В. Чупровой (Почвы Красноярского края, 1981). Водный режим, биологическая активность, азотный и фосфатный режимы, круговорот элементов питания, почвенный калий, трансформация агрономических пахотных почв, биологический круговорот углерода и азота в агроэкосистемах и многие другие вопросы подверглись детальной обработке.

       Сравнительно  детально проблемой увязки свойств  и режимов почв, преимущественно  черноземов, с урожайностью занимался  почти три  с  половиной  десятилетия  отдел агропочвоведения Красноярского НИИСХ под руководством П.И. Крупкина (1960-1993). Исследования проводились в различных частях лесостепной зоны края, но преимущественно в Канской лесостепи, восточном, наиболее крупном природном округе Красноярского края (Крупкин, 2002).

Попытки использования достижений научного ландшафтоведения в земледелии и землеустройстве предпринимались с 70-х годов 20 века, в том числе географами – ландшафтоведами. Например, В.А. Николаев (1979) разработал принципы размещения сельскохозяйственного производства в соответствии с различными категориями географических ландшафтов и провел их производственную группировку на примере Алтайского края.

Весьма важными в данном отношении, хотя и недостаточно воспринятыми, были работы К.В. Зворыкина (1978) по сельскохозяйственной типологии земель. Они сыграли определенную роль в становлении ландшафтного подхода, хотя в них вообще не использовались термины генетико – морфологической структуры.

Наиболее дифференцированный подход к организации территории угодий и их сельскохозяйственному использованию требовался на эрозионных землях. Здесь и сложился в первую очередь ландшафтный подход. Начиная с работ Г.П. Сурмача (1976), выделившего водораздельные, приводораздельные, присетевые и гидрографические земли. В дальнейшем разрабатывались проекты земледелия в сложных эрозионных условиях на основе различных землеоценочных категорий. Наиболее продвинутыми к началу 80-х годов были методы землеустроительного проектирования различных эрозионных ландшафтов, разработанные М.И. Лопыревым (2001).

Попытка поставить на теоретическую основу противоэрозионное проектирование с использованием ландшафтного анализа была предпринята Г.И. Швебсом (1988), для чего потребовалось существенное углубление теории ландшафтных структур. Однако концепция Швебса не получила развития. Вместо этого было рекомендовано традиционное ландшафтное картографирование (по Видиной) на основе генетико – морфологической структуры.

Во второй половине 90–х годов 20 в – начале 21 в – появилось направление агроландшафтоведения, которое интерпретировалось как сельскохозяйственная география (Ковалев и др., 2004).

При всем значении современных знаний о географических ландшафтах их использование может быть эффективным в той мере, в какой они соотносятся с пониманием требований сельскохозяйственных растений и технологий их возделывания. Это означает, что ландшафт должен рассматриваться через призму агроэкологических условий хозяйственной деятельности. Именно таким в первом приближении был подход В.В. Докучаева в известных экспериментах в Каменной степи: от сортов растений и условий их возделывания до лесозащитных насаждений в оптимальной структуре угодий.

Несколько позже появилась концепция сестайнинга сельскохозяйственных систем, предложенная Б.М. Миркиным и др. (1999) для Башкирии. При этом под сейстанингом понимается такое состояние сельхозэкосистем, при котором «происходит самовозобновление агроресурсов – воспроизводится почвенное плодородие, продуктивность естественных кормовых угодий, восстанавливаются гидрологические и гидрохимические характеристики агроландшафтов, поддерживаются на высоком уровне биоразнообразие за счет включения естественных экосистем в сельскохозяйственный ландшафт и за счет чисто сельскохозяйственных земель, где формируется высокое разнообразие сельскохозяйственных культур при контролируемой плотности спонтанных видов сорных растений и насекомых».

Под руководством В.И. Кирюшина (1976) начаты исследования по комплексному ландафтно – экологическому подходу при разработке систем земледелия на комплексных солонцовых почвах Казахстана. Разнообразие этих земель по ландшафтно – экологическим условиям настолько велико, что для различных их категорий приходилось формировать агроэкосистемы с разными наборами культур, структурой посевных площадей и других мероприятий, то есть разрабатывать системы земледелия. Примером такого системного подхода к решению этих задач служила почвозащитная система земледелия, которая разрабатывалась в НИИ зернового хозяйства под руководством А.И. Бараева в Казахстане (1975), а затем в Новосибирской области, когда В.И. Кирюшиным, была предложена в 1986 году концепция развития земледелия Сибири. В ней система земледелия определялась как система использования земли, обеспечивающая экономически обусловленную продуктивность в соответствии с общественными потребностями, природными и производительными ресурсами при определенном способе производства, предполагающем наряду с получением высококачественной продукции предотвращение деградации и загрязнения природной среды и воспроизводство качественного плодородия. Такая система реализуется в условиях природно – территориального комплекса, характеризующегося близкими климатическими, геоморфологическими, почвенными, гидрологическими условиями и соответственно определенным направлением хозяйственного использования, то есть применительно к той или иной категории агроландшафта. Поэтому называть её следует ландшафтной.

На основе казахского, сибирского опыта разработки систем земледелия и первого экспериментального проекта земледелия, выполненного для учхоза ТСХА «Михайловское» Московской области, В.И. Кирюшиным (1993), была разработана концепция адаптивно – ландшафтного земледелия, которая представляла собой развернутую программу становления адаптивно- ландшафтного земледелия. В то же время им было подготовлено пособие «Экологические основы земледелия» (Кирюшин, 1996), в котором излагались новые подходы к формированию систем земледелия в свете биосферной парадигмы природопользования, методология агрономической оценки и типологии земель и механизм формирования адаптивно – ландшафтных систем земледелия.

В новой концепции система земледелия рассматривалась как природно – экологическая категория, которая определяется шестью группами факторов:

- общественные (рыночные) потребности (рынок продуктов, потребности животноводства, требования переработки продукции);

- агроэкологические требования культур и их средообразующее влияние;

- агроэкологические параметры земель (природно – ресурсный потенциал);

- производственно- ресурсный потенциал, уровни интенсификации;

- хозяйственные уклады, социальная инфраструктура;

- качество продукции и среды обитания, экологические ограничения.

Исходя из данного подхода, адаптивно – ландшафтная система земледелия – это система использования земли определенной агроэкологической группы, ориентированная на производство продукции экономически и экологически обусловленного количества и качества в соответствии с общественными (рыночными) потребностями, природными и производственными ресурсами, обеспечивающая устойчивость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия.

Термин «ландшафтная» в названии системы означает, что она разрабатывается применительно к конкретной категории агроландшафта, трансформированной через призму агроэкологической оценки в агроэкологическую группу земель. Термин «адаптивная» означает адаптированность системы земледелия ко всему комплексу обозначенных условий.

Адаптивно – ландшафтные системы земледелия реализуются пакетами агротехнологий для различных агроэкологических типов земель при разных уровнях производственно- ресурсного потенциала (экстенсивные, нормальные, интенсивные, высокие). Чем выше уровень интенсификации агротехнологий, тем больше учитывается агротехнологических параметров и детальнее землеоценочная основа).

Предложение по формированию и освоению адаптивно – ландшафтных систем земледелия имеется в ряде зональных НИИ РАСХН, в особенности в Красноярском НИИСХ (Едимеичев и др., 2003), в Челябинском НИИСХ (Вражнов, 1993), в Оренбургском НИИСХ (Добачинская, 2000).

Во многих научно – исследовательских учреждениях и вузах появились конкретные разработки по различным аспектам адаптивно–ландшафтного земледелия. Среди них особо следует отметить работы И.П. Сорокиной (1993) по группировке структур почвенного покрова и рекомендации по их картографированию, которые использованы при почвенно-ландшафтных изысканиях и проектировании АЛСЗ.

Авторским коллективом Сибирского НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства под адаптивно-ландшафтной системой земледелия понимается система использования земли определенной агроэкологической группы, ориентированной на производство продукции экономически и экологически обусловленного количества и качества в соответствии с общественными (рыночными) потребностями, природными и производственными ресурсами, обеспечивающей устойчивость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия (Власенко, 2002).

С целью методического обеспечения этих работ под редакцией В.И. Кирюшина и А.Л. Иванова издано методическое руководство «Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно–ландшафтных систем земледелия и агротехнологий» (2005), в котором обобщен опыт разработки и освоения АЛСЗ и приведены соответствующие рекомендации.

Разработка адаптивно-ландшафтной системы земледелия начинается с формирования геоинформационной основы территории аграрно-промышленного комплекса. Под геоинформационной основой понимается совокупность цифровых картографических материалов, представленных в одной системе координат, созданных с использованием общего набора правил представления и описания пространственных объектов, процессов, явлений (Власенко и др., 2007).

В Красноярском крае имеются результаты мелко-, средне- и крупномасштабных работ районирования, но типизация различных земельных массивов не проводилась. Было проведено среднемасштабное природное районирование земледельческой части края (1:500000) с выделением природных (геоморфологических) округов, зон, подзон (Крупкин, 2002; Топтыгин, Крупкин, Пахтаев, 2002). Но более дробное районирование, необходимое для разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия, было полностью проведено на примере хозяйства «Огур» Балахтинского района Красноярского края (Крупкин, Едимеичев, 2012).

Таким образом, содержание таких работ, глубина проработки и форма представления зависят от уровня научного обеспечения региона и производственного потенциала. От качества этого методологического руководства по формированию систем земледелия и агротехнологий, будет зависеть результативность проектирования адаптивно – ландшафтных систем земледелия на сельскохозяйственных предприятиях.